Способ изготовления огнестойкого материала

 

Изобретение относится к легкой промышленности и касается способа получения огнестойкого материала. Формируют двухслойное покрытие на тканевой подложке при нанесении композиции на основе кремнийорганического каучука с последующей сушкой каждого слоя покрытия. В качестве подложки используют ткань, выполненную из особопрочных волокон. Прочность ткани на разрыв составляет по основе не менее 1000 Н, а по - утку не менее 800 Н, поверхностная плотность - не менее 100 г/м², предпочтительно 100-170 г/м². В композицию дополнительно вводят аэросил и отвердитель. Слои покрытия сушат при температуре 170-220^oС, при этом внутренний слой покрытия, примыкающий к подложке и составляющий 40-75 мас. % всего покрытия, формируют с плотностью 30-70 г/м², а наружный слой, примыкающий к внутреннему и составляющий 25-60 мас.% всего покрытия, формируют с плотностью 25-45 г/м². Для изготовления материала используют кремнийорганические каучуки, имеющие диапазон рабочих температур (-50) - (+250)^oС, а вязкость не менее 16000 мПа•с. Изобретение обеспечивает повышение прочностных свойств, огнестойкоcти, морозостойкости и водоупорности. 4 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к легкой промышленности и касается способа получения огнестойкого материала.

Известен способ получения многослойного огнестойкого материала нанесением на тканую подложку двухслойного покрытия на основе пластифицированного поливинилхлорида (ПВХ), содержащего смесь трехокиси сурьмы и галогенсодержащего антипирена (а.с. СССР 963886, D 06 N 3/00, от 03.10.1983). В известном способе внутренний слой получают нанесением композиции, содержащей на 100 мас. ч. поливинилхлорида 1 - 20 мас.ч. трехокиси сурьмы и 19-80 мас.ч. галогенсодержащего антипирена. Наружный слой покрытия получают из композиции, содержащей на 100 мас.ч. поливинилхлорида 9 - 29 мас.ч. трехокиси сурьмы и 1 - 10 мас.ч. галогенсодержащего антипирена.

Недостатком известного решения является наличие миграции антипиренов на поверхность изделий, способствующей снижению содержания антипиренов в изделии и в итоге приводящей к снижению огнестойкости материала при эксплуатации в условиях воздействия высоких температур.

Известно решение, направленное на блокирование миграции антипирирующего состава и повышение огнестойкости материала (Патент РФ 2148116, D 06 N 3/00, 1999). Задача известного изобретения решается за счет того, что в антипирирующий состав дополнительно вводят галогенсодержащий антипирен при следующем соотношении компонентов (мас.%): 2,2-Бис(3,5-дибром-4-гидроксифенил)-пропан - 63 - 67 Трехокись сурьмы - 24 - 26 Эпоксидный олигомер - 9 - 11 при массовом соотношении ПВХ и антипирирующего состава 100:5 100:30 или галогенсодержащий антипирен имеет следующее соотношение компонентов, мас.%: Декабромдифенилоксид - 40 - 44 Трехокись сурьмы - 12 - 14 Гидрооксид алюминия - 26 - 28
Эпоксидный олигомер - 17 - 19
при массовом соотношении ПВХ и антипирирующего состава 100:5 - 100:30.

Недостатком указанных выше решений является наличие вредных компонентов (трехокись сурьмы, свинцовый стабилизатор, эпоксидный олигомер и др.) в композициях, предназначенных для нанесения покрытий.

Необходимо заметить, что покрытия в известных решениях не обладают стабильными свойствами при воздействии высоких температур (более 200^oС), т.к. ПВХ разлагается в этих условиях с выделением НСl. Последний каталитически ускоряет разложение полимера.

Известно решение (FR 02757546, D 06 N 3/12, опубл. 26.06.98), согласно которому на ткань со слабым переплетением, не обладающую необходимой герметичностью и теплостойкостью, наносят силиконовое покрытие, по меньшей мере, в 2 слоя. Плотность слоев подбирают из условия обеспечения удовлетворительной теплозащиты ткани. Полученный материал (легкий и водонепроницаемый) используют для изготовления надувных спасательных мешков. Плотность силиконового покрытия не превышает 70 г/м².

Решение, раскрытое в FR 02757546, по числу существенных признаков является наиболее близким заявляемому и выбрано в качестве прототипа.

Известное решение имеет ограниченную область использования, поскольку не обладает высокими огнестойкостью и противоизносными свойствами. Ткань основы со слабым переплетением не может противостоять открытому пламени и напору под давлением водяной струи и иных средств в экстремальных условиях тушения пожара.

Задачей заявляемого изобретения является создание технологии изготовления огнестойкого материала с повышенными прочностными свойствами, огнестойкостью, морозостойкостью и водоупорностью. Указанное сочетание свойств позволяет использовать новый материал (изделия из него) в экстремальных условиях тушения пожара, а также длительно хранить его в жестких климатических условиях (с широким интервалом изменения температур в диапазоне (-50) - (+50)^oС) без снижения эксплуатационных свойств. Таким образом обеспечивается возможность использования материала в интервале температур (-50) ÷ (+350)^oС и соответственно расширение диапазона его использования.

Технический результат достигается тем, что в способе изготовления огнестойкого материала формированием двухслойного покрытия на тканевой подложке при нанесении композиции на основе кремнийорганического каучука с последующей сушкой каждого слоя покрытия в качестве подложки используют ткань, выполненную из особопрочных волокон, прочность на разрыв которой по основе не менее 1000 Н, а по утку - не менее 800 Н с поверхностной плотностью не менее 100 г/м², предпочтительно 100-170 г/м², в композицию дополнительно вводят аэросил и отвердитель при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
Кремнийорганический каучук - 100
Аэросил - 3,0 - 5,0
Отвердитель - 2,0 - 5,0
а слои покрытия сушат при температуре 170÷220^oС, при этом внутренний слой покрытия, примыкающий к подложке и составляющий 40-75 мас.% всего покрытия, формируют с плотностью 30-70 г/м², а наружный слой, примыкающий к внутреннему и составляющий 25-60 мас.% всего покрытия, формируют с плотностью 25-45 г/м².

Для изготовления материала используют кремнийорганические каучуки, имеющие диапазон рабочих температур (-50) ÷ (+250)^oС, а вязкость не менее 16000 мПа•с, их удельная электрическая проводимость, как правило, не менее 10¹² См, например:
1. КС-5 ТУ 381103483-80.

2. ППО ТУ 2252-043-05808020-99.

В качестве отвердителей можно использовать любые известные подходящие отвердители. Наиболее технологичным для заявляемого способа являются следующие отвердители: метилтриацетоксисилан или этилтриацетоксисилан или смесь метилтриацетоксисилана и этилтриацетоксисилана, взятых в соотношении 1:1, в количестве 4,0 - 5,0 мас.ч. или метилтриацетоксисилан с добавкой олова при соотношении на 100 мас. ч. метилтриацетоксксилана 4,7-7,4 мас.ч. олова, в количестве 2,0 - 4,0 мас.ч., например следующие отвердители:
1. K-10C этилтриацетоксисилан ТУ 6-02-874-79.

2. Отвердитель 3187 фирмы "Байер".

3. Метилтриацетоксисилан - Отвердитель 3312 фирмы Байер.

4. Метилтриацетоксисилан с добавкой олова при соотношении на 100 мас.ч. метилтриацетоксисилана 4.7-7.4 мас.ч. олова фирмы Байер, марки C₁ и С₂.

Возможно использовать указанную композицию с гидратом окиси алюминия в количестве 3,0-10,0 мас.ч дисперсностью 160-190 мкм.

Указанным требованиям к ткани подложки удовлетворяют, например, следующие ткани:
1. Ткань техническая особопрочная из нити СВМ в соответствии с ТУ 8378-014-31094986-97.

2. Ткань техническая особопрочная из нитей СВМ и арамидных волокон в соответствии с ТУ 8378-014-31094986-97.

3. Ткань техническая особопрочная из нити арамид ТУ 8378-014-31094986-97.

4. Ткань техническая из арамидных нитей "Руcap O" ТУ 6-12-05763369-27-93.

5. Тагелен - терлоновая ткань ТУ-17-404-92.

6. Ткань техническая из твороновой пряжи - Теосар и др. ткани.

Применяемые нити и жгуты соответствуют ГОСТ 28007-88.

Ткани, указанные под 5, 6 - дорогие, поэтому в настоящее время предпочтительно использовать ткани, указанные под 1-4.

Возможно использование других прочных тканей, отвечающих указанным выше требованиям.

Заявляемое изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1
Ткань саржевого плетения из нитей СВМ, соответствующих ГОСТ 28007-88, 29,4 текс в основе и утке, плотностью 108 г/м², прочностью 1450 Н по основе и 1020 Н по утку, подвергали термообработке в камере при Т=200±20^oС для удаления замасливателя. Далее, на ткань наносили двухслойное покрытие с использованием полимерной композиции следующего состава, мас.ч.:
Силопреновый каучук ППО - 100
Аэросил, А300 - 3,0
Гидрат окиси алюминия дисперсностью 460-190 мкм - 3,0
Метилтриацетоксисилан 3312 фирмы Байер - 4,5
Указанную композицию предварительно готовили путем смешения указанных компонентов при Т^o комн. до получения гомогенной массы, а наносили ее на тканевую подложку послойно на ракельной наносной машине в следующей последовательности:
- Нанесение внутреннего слоя, примыкающего к ткани, плотностью 50 г/м² (64% массы всего покрытия). Скорость перемещения тканевой основы 3-5 м/с.

- Сушка полученного покрытия при Т=170-180^oС с последующим охлаждением до Т^o комн.

- Нанесение наружного слоя, примыкающего к внутреннему, в тех же условиях, что и внутреннего. Плотность наружного слоя 30 г/м² (36% массы покрытия). Скорость нанесения 2-4 м/с.

- Сушка полученного покрытия при Т=200-220^oС с последующим охлаждением до Т^o комн.

Пример 2
Материал с двухслойным покрытием получали способом, описанным в Примере 1, с изменением тканевой подложки и состава композиции для нанесения покрытия:
1. Ткань полотняного плетения из арамидных нитей, соответствующая ТУ 8378-014-31094986-97, 29.4 текс в утке, 58,8 текс в основе, плотностью 126 г/м², прочностью 1406 Н по основе и 980 Н по yтку.

2. Для получения покрытия использовали композицию следующего состава, мас.ч.:
Силиконовый каучук КС-5 - 100
Аэросил А-300 - 4.0
Гидрат окиси алюминия дисперсностью 460-190 мкм - 6,0
Этилтриацетоксисилан 3034 ф. Байер - 4,0
Плотность внутреннего слоя покрытия 60 г/м² (63% массы покрытия). Скорость нанесения 2-4 м/с.

Наружный слой плотностью 35 г/м² (37% массы покрытия).

Пример 3
Материал получали в соответствии с Примером 1 с изменением состава композиции для нанесения покрытия:
1. Для нанесения покрытия использовали композицию следующего состава, мас.ч.:
Силопреновый каучук Е-18 - 100
Аэросил А-300 - 5,0
Смесь метилтриацетоксисилана и этилтриацетоксисилана, взятых в соотношении 1:1, - 4,0
Плотность внутреннего слоя покрытия 66,5 г/м² (70% массы покрытия). Наружный слой плотностью 28,5 г/м² (30% массы покрытия).

Пример 4
Материал получали в соответствии с Примером 1 с изменением тканевой подложки и состава композиции для нанесения покрытия:
1. Ткань смесовая из арамидной нити "Русар О", ТУ 6-12-05763369-27-93, и нити арамидной, ТУ 8378-014-31094986-97, 29,4 текс по основе и 40 текс по утку, плотностью 110 г/м², прочностью 1480 Н по основе и 1100 Н по утку.

2. Для нанесения покрытия использовали композицию следующего состава, мас.ч.:
Силопреновый каучук Е-18 - 100
Аэросил А-300 - 5,0
Гидрат окиси алюминия дисперсностью 160-190 мкм - 10,0
Метилтриацетоксисилан с добавкой олова при соотношении на 100 мас.ч метилтриацетоксисилана 7,4 мас.ч. олова - 3,0
Плотность внутреннего слоя покрытия 55 г/м² (64,7% массы покрытия). Наружный слой плотностью 30 г/м² (35,3% массы покрытия).

Пример 5
Материал получали в соответствии с Примером 1 с изменением тканевой подложки и состава композиции для нанесения покрытия:
1. Ткань смесовая тегелен-терлоновая, ТУ-17-404-92, 29,4 текс по основе и 58,8 текс по утку, плотностью 160 г/м², прочностью 1300 Н по основе и 900 Н по утку.

2. Для нанесения покрытия использовали композицию следующего состава, мас.ч.:
Силопреновый каучук Е-18 - 100
Аэросил А-300 - 5,0
Гидрат окиси алюминия дисперсностью 160-190 мкм - 10,0
Метилтриацетоксисилан с добавкой олова при соотношении на 100 мас.ч. метилтриацетоксисилана 7,4 мас.ч. олова - 3,0
Плотность внутреннего слоя покрытия 55 г/м² (64,7% массы покрытия). Наружный слой плотностью 30 г/м² (35,3% массы покрытия).

Свойства материала, полученного в соответствии с заявляемым изобретением, представлены в таблице.

Результаты, представленные в таблице, свидетельствуют о том, что при последовательном нанесении на ткань, выполненную из особопрочных волокон, двух слоев покрытия из композиции на основе кремнийорганического каучука, согласно изобретению достигается высокий уровень прочности, в 1,3-1,4 раза превышающий требования нормативных документов (см. п.1, 2 таблицы): огнестойкости - в 1,2 раза, водоупорности - в 2 раза (п.3 таблицы), при сохранении высокого уровня износостойкости. Указанные свойства нового материала позволяют значительно расширить диапазон его применения.

Формула изобретения

1. Способ изготовления огнестойкого материала формированием двухслойного покрытия на тканевой подложке при нанесении композиции на основе кремнийорганического каучука с последующей сушкой каждого слоя покрытия, отличающийся тем, что в качестве подложки используют ткань, выполненную из особопрочных волокон, прочность на разрыв которой по основе не менее 1000Н, а по утку не менее 800 Н с поверхностной плотностью не менее 100 г/м², в композицию на основе кремний-органического каучука с диапазоном рабочих температур в интервале (-50)÷(+250)^oС и вязкостью не менее 16000 мПа•с дополнительно вводят аэросил и отвердитель при следующем соотношении компонентов, мас. ч. :
Кремнийорганический каучук с диапазоном рабочих температур в интервале -50^oС ÷ +250^oС и вязкостью не менее 16000 м Па•с - 100
Аэросил - 3,0-5,0
Отвердитель - 2,0-5,0
а слои покрытия сушат при температуре 170÷220^oС, при этом внутренний слой покрытия, примыкающий к подложке и составляющий 40-75 мас. % всего покрытия, формируют с плотностью 30-70 г/м², а наружный слой, примыкающий к внутреннему и составляющий 25-60 мас. % всего покрытия формируют с плотностью 25-45 г/м².

2. Способ изготовления огнестойкого материала по п. 1, отличающийся тем, что в качестве подложки используют ткань с поверхностной плотностью 100-170 г/м².

3. Способ изготовления огнестойкого материала по п. 1 или 2, отличающийся тем, что композиция для формирования покрытия дополнительно содержит гидрат окиси алюминия дисперсностью 160-190 мкм в количестве 3,0-10 мас. ч.

4. Способ изготовления огнестойкого материала по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что в качестве отвердителя используют метилтриацетоксисилан, или этилтриацетоксисилан, или смесь метилтриацетоксисилана и этилтриацетоксисилана, взятых в соотношении 1: 1, в количестве 4,0-5,0 мас. ч.

5. Способ изготовления огнестойкого материала по п. 4, отличающийся тем, что в качестве отвердителя используют метилтриацетоксисилан с добавкой олова при соотношении на 100 мас. ч. метилтриацетоксисилана 4,7-7,4 мас. ч. олова в количестве 2,0-4,0 мас. ч.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2