ОГНЕСТОЙКИЙ МНОГОСЛОЙНЫЙ МАТЕРИАЛ
FIRE-RESISTANT MULTILAYER MATERIAL

Предлагаемое изобретение относится к промышленности пластических масс и касается разработки огнестойкого многослойного материала типа искусственной кожи, используемой по различному назначению, например, как обивочные и тентовые материалы и т.д.
Известен тентовый материал, описанный в патенте РФ №2148116, включающий полиэфирную (ПЭ) тентовую ткань с двухсторонним поливинилхлоридным (ПВХ) покрытием толщиной по 0,15 мм. ПВХ-композиции включают дополнительные к известным антипиренам антипирирующие составы:
КА-1 (мас.%):
2,2<sup>1</sup>-бис(3,5дибром-4-гидрооксифенил)пропан
63-67
Трехокись сурьмы
24-26
Эпоксидный олигомер
9-11
или КА-2 (мас.%):
Декабромдифенилоксид
40-44
Трехокись сурьмы
12-14
Гидроокись алюминия
26-28
Эпоксидный олигомер
17-19.
2
Тентовые материалы, полученные по данному техническому решению, имеют огнеопасность (по ГОСТ 25076-81) - 0 мм/с и при поверхностной плотности не более 900 г/м невысокий уровень физико-механических показателей.
2
5
Наиболее близким техническим решением является решение, описанное в патенте РФ №2226577, согласно которому многослойный материал включает текстильную основу, пропитанную водным раствором антипирена на основе солей фосфата аммония с содержанием PO не менее 40% и с содержанием его в основе 15-30% от массы основы, а двухстороннее поливинилхлоридное (ПВХ) покрытие нанесено из композиции состава (мас.ч):
ПВХ-эмульсионный
100,0
Диоктилфталат (ДОФ)
30,0-60,0
Трихлорэтилфосфат (ТХЭФ)
5,0-30,0
Хлорпарафин (ХП) 470
5,0-30,0
Барий-кадмий-цинковая соль
синтетических жирных кислот
или стеарат кальция
1,0-1,5
Масло растительное эпоксидированное
0,5
соевое
Гидроокись алюминия, или
гидроокись магния или
трехокись сурьмы
5,0-25,0
Мел сепарированный
5,0-20,0
Пигменты
3,0-5,0
при соотношении слоев материала по массе текстильная основа : пропиточный слой : полимерное покрытие соответственно 1,0:0,15-0,30:1,5-3,0. Материал имеет горючесть 2-5 с и водопроницаемость через 75-80 час (ГОСТ 22944-78, метод 2).
Однако предложенная конструкция материала не позволяет экономить сырье в случае получения материала при заданных показателях поверхностной плотности исходной полиэфирной ткани и конечного многослойного материала при фиксированной толщине последнего. Кроме того, данная конструкция не обеспечивает необходимый комплекс физико-механических свойств.
Задачей предлагаемого технического решения является оптимизация конструкции многослойного материала, позволяющая уменьшить расход исходного сырья при одновременном повышении комплекса физико-механических свойств многослойного материала и сохранении уровня огнестойкости.
Техническая задача решается тем, что огнестойкий многослойный материал, включающий полиэфирную (ПЭ) ткань, пропитанную раствором антипирена, и двухстороннее покрытие на основе ПВХ-композиции, содержащей антипирен, содержит ПЭ-ткань, последовательно пропитанную вначале водной силиконовой эмульсией до привеса после сушки 3,0-8,5 мас.% и водным раствором смеси полифосфорных кислот и мочевины при соотношении азота и фосфора 1,0:1,56-1,8 соответственно до привеса после сушки 12,0-21,5 мас.%, а двухстороннее ПВХ-покрытие выполнено из композиции состава (мас.ч):
Поливинилхлорид эмульсионный
100,0
Диоктилфталат
40,0-60,0
Трихлорэтилфосфат
10,0-20,0
Диоктилсебацинат
15,0-25,0
Хлорпарафин 470
5,0-15,0
Стеарат кальция
1,0-2,0
Пигмент
2,5-5,0
Гидроокись алюминия
15,0-250
и нанесено в соотношении по массе пропитанная ткань : ПВХ-покрытие соответственно 1,0:1,14-2,28 при соотношении слоев материала по массе пропитанная ткань : лицевое покрытие : изнаночное покрытие 1,0:0,595-1,7:0,27-0,886 и при соотношении слоев по толщине соответственно 1,0:0,39-2,1:0,3-1,17.
По техническому решению использованы:
Силиконовая эмульсия - мягчитель тканей
ТУ 2484-148-05800142-2003
Смесь полифосфорных кислот общей формулы (Н)<sub>п+2</sub>Р<sub>п</sub>О<sub>3п+1</sub>, где п>3, с плотностью 2,06
ГОСТ 10678-76
Мочевина (карбамид марки А)
ГОСТ 2081-2010
Поливинилхлорид (ПВХ)
ГОСТ 14039-78
Диоктилфталат (ДОФ)
ГОСТ 8728-88
Диоктилсебацинат (ДОС)
ГОСТ 8728-88
Трихлорэтилфосфат (ТХЭФ)
ТУ 6-02-1042-76
Хлорпарафин (ХП-470)
ТУ 6-01-568-79
Стеарат кальция
ТУ 6-14-722-76
Гидроокись алюминия
ТУ 17111-046-00196368-95
Крон желтый
ГОСТ 478-80
Пигмент красный железоокисный
ТУ 6-10-602-86
Пигмент зеленый фталоцианиновый
ТУ 74-24-150-86
Ткани полиэфирные
ГОСТ 27504-87
Изобретение иллюстрируют примеры.
Пример 1.
2
2
2
2
Полиэфирную ткань с поверхностной плотностью 80 г/м и толщиной 0,13 мм пропитывают водной силиконовой эмульсией, сушат при температуре 120°С в течение 4 минут до привеса 3,0 и 8,5 мас.% без изменения первоначальной толщины с получением материалов с поверхностной плотностью соответственно 82,4 и 86,8 г/м, вновь пропитывают полученные материалы водным раствором смеси полифосфорных кислот и мочевины при соотношении азота и фосфора 1,0:1,56 и 1,0:1,80 соответственно, сушат при 120°С в течение 4 минут до привеса 12,0 и 21,5 мас.% с получением материалов с поверхностной плотностью 92,3 и 105,0 г/м соответственно и толщиной 0 13 мм. На полученные материалы на агрегате хлорвиниловых покрытий при температуре 100-130°С наносят двухстороннее покрытие из ПВХ-композиции состава, мас.ч.(3азор ракли при нанесении покрытия устанавливают из расчета на 50 г/м≈0,05 мм):
Поверхностная плотность материалов, г/м<sup>2</sup>
min
max
92,3
105,0
ПВХ эмульсионный
100,0
100,0
ДОФ
40,0
60,0
ТХЭФ
10,0
20,0
ДОС
15,0
25,0
ХП-470
5,0
15,0
Стеарат кальция
1,0
2,0
Гидроокись алюминия
15,0
25,0
Пигменты: крон желтый
2,5
-
Зеленый фталоцианиновый
-
5,0
и после желирования при температуре 200°С получают готовые материалы, у которых
- соотношение пропитанная ткань: ПВХ-покрытие
1,14
2,28
- соотношение слоев материала по массе
пропитанная ткань (Пртк) : лицевое покрытие (Лп):изнаночное покрытие (Ип)
Соответственно
1,0:0,595:0,54,
1,0:1,43:0,847
соотношение слоев по толщине соответственно
1,0:0,39:0,38,
1,0:1,15:0,69.
Свойства готовых материалов представлены в таблице 6. В таблице 1 указаны пропиточные составы и ПВХ-композиции по примерам. В таблице 2 приведены характеристики конструкций предлагаемых материалов.
Примеры 2-5
2
Аналогично примеру 1 получают огнестойкие многослойные материалы в минимальных и максимальных диапазонах пропиточных составов и ПВХ-композиций для тканей с поверхностной плотностью 140, 200, 250 и 300 г/м, составы которых указаны в таблице 1. В таблице 2 приведены характеристики конструкций предлагаемых материалов, а в таблице 6 указаны свойства этих материалов.
Примеры 6-11
2
Вышеуказанные ткани с поверхностной плотностью в диапазоне 80-300 г/м пропитывают по технологии, описанной в примере 1, силиконовой эмульсией и после сушки водным раствором смеси полифосфорных кислот и мочевины до привесов 98,6, 173, 248, 300 и 371 г/м.
На агрегате АХП наносят двухстороннее ПВХ покрытие из композиций, в которых ингредиенты на 100 мас.ч. ПВХ взяты по средним значениям заявленных диапазонов и указанные в таблице 1, с изготовлением многослойных материалов, характеристики конструкций которых приведены в таблице 3.
В таблице 4 приведены ПВХ композиции, пропиточные составы, конструкции многослойных материалов из тканей меньших и больших заявленных диапазонов.
Свойства готовых многослойных материалов приведены в таблице 5.
Для сравнения физико-механических показателей известного и предлагаемого технических решений изготавливали образцы известного технического решения по рецептурам ПВХ композиций, указанных в примерах 3,16 и 41 (см. описание патента №2226577, стр.16 и 18). Характеристика огнестойких многослойных материалов и их физико-механические показатели в соответствии с ГОСТ 29151-91 приведены в таблице 6.
Анализ представленных данных (см. таблицу 6) позволяет сделать выводы, характеризующие преимущества предложенной конструкции многослойного огнестойкого материала, в том числе:
- улучшение прочностных характеристик предложенных материалов в сравнении с аналогичными по прототипу;
- возможность предварительной оценки свойств огнестойкого многослойного материала для целенаправленного использования по функциональному назначению при оптимальных параметрах конструкции многослойного материала (толщина, поверхностная плотность и др.) и расхода сырья (мас.ч.). Например, при оценке разрывной нагрузки (продольное направление) используют толщину и поверхностную плотность ПЭ ткани, процент привеса ткани после пропитки, поверхностную плотность планируемого к выпуску многослойного материала, его толщину и соотношение слоев. Так, например, имеем (таблицы 2, 3, 6):
Толщина ткани,
Толщина многослойного
Соотношение слоев
Разрывная нагрузка
мм
материала, мм
по массе
даН
0,15-0,25
0,56-0,57
1,0:0,62-1,62: 0,35-0,66
до 217
0,2-0,3
0,62-0,66
1,0:0,82-0,9:0,318-0,8
до 222
2
Возможности выбора тканей и оптимального расхода сырья для получения материала по функциональному назначению, определяемому разрывной нагрузкой в продольном направлении, - очевидны. При этом диапазон поверхностной плотности материала может варьироваться от 607 до 740 г/мпри заданной толщине материала. Приведенные рассуждения распространяются на все характеристики, определяющие функцию использования многослойного материала в заявленных диапазонах технического решения.
- улучшение комплекса физико-механических свойств с сохранением огнестойкости при меньших показателях поверхностной плотности предлагаемых материалов.
Таблица 3
Конструкции многослойных материалов по средним значениям заявленных диапазонов
Показатели
Поверхностная плотность ткани, г/м<sup>2</sup>
80
140
200
250
300
1
2
3
4
5
6
Поверхностная плотность ткани после пропитки, г/м<sup>2</sup>
98,6
173
248
309
371
Поверхностная плотность ПВХ покрытий, г/м<sup>2</sup>
168,6
296
424
528
634
Поверхностная плотность многослойного материала, г/м<sup>2</sup>
297,2
469
672
837
1005
Поверхностная плотность лицевого покрытия, г/м<sup>2</sup>
100
200
224
300
334
Поверхностная плотность изнаночного покрытия, г/м<sup>2</sup>
68,6
96
200
228
300
Соотношение слоев материала по массе пропитанная ткань:Лп:Ип
1,0:1,01:0,695
1,0:1,16:0,55
1,0:0,9:0,8
1,0:0,97:0,74
1,0:0,9:0,81
Соотношение слоев материала по толщине пропитанная ткань:Лп:Ип
1,0:0,77:0,54
1,0:1,3:0,66
1,0:1,1:1,0
1,0:1,25:0,84
1,0:1,1:1,0
Таблица 4
Составы композиций и конструкций многослойных материалов
Ингредиенты, мас.ч. показатели
Поверхностная плотность ткани, г/м<sup>2</sup>
71
320
ПВХ
100,0
100,0
ДОФ
35,0
65,0
ДОС
10,0
30,0
ТХЭФ
8,0
25,0
ХП-470
3,0
17,5
Стеарат кальция
0,8
2,5
Гидроокись алюминия
12,5
30,0
Пигмент:
голубой фталоцианиновый
2,0
-
зеленый фталоцианиновый
-
5,5
Привес силиконовой эмульсии,мас.%
2,5
9,0
Соотношение азота и фосфора в смеси полифосфорных кислот и мочевины
1,0:1,0
1,0:2,0
Привес, мас.%
10,0
22,0
Толщина ткани, мм
0,12
0,35
Поверхностная плотность пропитанной ткани, г/м<sup>2</sup>
80,0
426,0
Поверхностная плотность ПВХ покрытий, г/м<sup>2</sup>
80,0
988
Поверхностная плотность Лп, г/м<sup>2</sup>
материал не формуется из-за малого наложения лицевого (Лп) и изнаночного
494
Поверхностная плотность Ип, г/м<sup>2</sup>
494
Соотношение слоев в материале по массе
-
1,0:1,16:1,16
Соотношение слоев в материале по толщине
-
(Ип) покрытия
1,0:1,43:1,43
Поверхностная плотность многослойного материала
-
1414
Таблица 5
Физико-механические показатели известных и предлагаемых материалов
Показатели
Примеры
Аналог
по известному техническому решению
по предлагаемому техническому решению
3
16
41
1
2
3
1
2
3
4
5
6
7
8
Поверхностная плотность ткани, г/м<sup>2</sup>
300
200
200
300
200
200
Поверхностная плотность пропитанной ткани, г/м<sup>2</sup>
-
-
-
395
248
231
Соотношение слоев материала по массе ткань: пропиточный слой: ПВХ покрытие
1,0:0,3:3,0
1,0:0,22:2,2
1,0:0,22:2,2
-
-
-
Поверхностная плотность ПВХ покрытия, г/м<sup>2</sup>
900
440
440
900
424
263
-
Поверхностная плотность многослойного материала, г/м<sup>2</sup>
1290
684
684
1295
672
494
н/б 900
Разрывная нагрузка, даН (ГОСТ 17316) продольное направление
150
190
186
230
220
216
120
поперечное направление
130
170
163
197
196
194
105
Сопротивление раздиранию, даН продольное направление
82,0
51,6
52,8
65,0
63,2
63,6
42
поперечное направление
50,8
46,1
47,0
56,0
55,0
55,2
40,0
Жесткость, сН продольное направление
30
26
27
31,0
27,2
27,4
26
поперечное направление
25
24
24
23,0
20,5
19,6
10
Огнеопасность, мм/сек (ГОСТ 25076)
"
"
0
0
0
0
Горючесть, с
5
3
2
3
2
2
-