Состав полимерного слоя напольного покрытия
Владельцы патента RU 2295548:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ) (RU)
Состав слоя наполного покрытия, который используют в качестве основного слоя бытового и полукоммерческого и коммерческого напольного покрытия. Состав содержит, мас.%: поливинилхлорид 30-34, пластификатор 30-36, волластонит в качестве наполнителя 30-З6. Ввведение в состав природного минерала волластонита позволит повысить эксплуатационные и прочностные характеристики напольных покрытий этого класса. 3 табл.
Изобретение относится к области производства строительных материалов, а в частности к составу полимерной композиции, которая используется в качестве основного слоя рулонного бытового и полукоммерческого напольного покрытия.
Как правило, это гетерогенные покрытия с защитным слоем 0,15-0,3 мм, отличающиеся богатой гаммой цветовых и дизайнерских решений. Эти покрытия используются в жилых помещениях, небольших офисах, гостиничных номерах, больничных палатах и других помещениях подобного рода. Хорошие декоративные свойства и прочностные характеристики позволяют этим покрытиям конкурировать с ламинатом, ковролином и керамической плиткой (Строительные материалы и изделия. Учебник для инженерно-экономических специальностей строительных вузов /А.Г.Комаров/, М., Высшая школа, 1983, 487 с.). (1).
В большинстве случаев рассматриваемые напольные покрытия состоят из армирующего стеклохолста, который играет роль своеобразного "скелета" для всего полотна в целом, основного слоя - термопласта (поливинилхлорида) с добавками пластификаторов, пигментов и наполнителей (мел, тальк, каолин), на который наносится рисунок, защищенный прозрачной пленкой.
Полимерные композиции для напольных покрытий должны обладать такими свойствами как: значительная износостойкость, высокие прочностные характеристики, должны быть экологически чистыми материалами. Кроме того, подобным покрытиям задаются такие специфические свойства как: повышенная звуко-, гидро- или электроизоляция, термо- или холодоустойчивость и т.д. [1].
В последние 15-20 лет при промышленном производстве того или иного материала наблюдается острая необходимость снижения себестоимости производимого продукта без изменения технологических параметров процесса. Подобные тенденции наблюдаются и при производстве рассматриваемых напольных покрытий. Одним из способов достижения этой цели является полная или частичная замена дорогостоящих компонентов, в частности наполнителей, на более дешевые. В качестве такого наполнителя рассматривается природный минерал волластонит. По данным ряда отечественных и зарубежных источников литературы и патентов. (см. RU 2171820 С2, 10.08.2001 /2/, Петров В.П. и др. Волластонит, Наука. 1982, 109 с. /3/, Наполнители для полимерных композиционных материалов. Справочное пособие под ред. Бабаевского П.Г. М., Химия, 679 с. /4/, Пластические массы, 2004, №1, с.31-32 /5/). Волластонит довольно широко рекомендуется к применению в составе целого ряда полимерных соединений: эластомеров, термопластов, термореактивных соединений. При этом во всех материалах наблюдается повышение термостойкости, снижение диэлектрических показаний и влагопоглощения, повышается уровень физико-механических характеристик.
Наибольший интерес представляют сведения об использовании волластонита в пластических массах на основе поливинилхлорида (ПВХ) /2-4/. Введение волластонита в состав ПВХ-композиций позволяет значительно сократить расход полимера и пластификатора, снизив стоимость пластмассы и повысить термостойкость материала, что снижает количество брака в процессе переработки пластмасс вследствие уменьшения коробления и усадки.
Исследования, проведенные авторами предлагаемого технического решения, показали, что производимые напольные покрытия по промазной технологии имеют ряд недостатков: наличие остаточной деформации при вдавливании (0,8-1,0 мм) связано с невысокой степенью наполнения, менее 30%, дальнейшее повышение степени наполнения приведет к ухудшению технологических свойств перерабатываемого материала, а в частности к значительному повышению вязкости технологической пасты.
Задачей, на решение которой направлено изобретение, являлась разработка новой рецептуры поливинилхлоридного слоя напольного покрытия применительно к действующей технологии их производства, без изменения технологических параметров процесса с целью повышения степени наполнения, улучшения технологических свойств пасты (снижение вязкости), повышения физико-механических характеристик напольного покрытия и снижения себестоимости готового продукта по сырью.
Для решения проблемы в базовый состав ПВХ-слоя напольного покрытия был введен, с полной заменой мела и диоксида титана, природный минерал волластонит, с последующей рецептурной отработкой.
В предлагаемую рецептуру основного слоя напольного покрытия компоненты берутся в следующих отношениях (табл.1).
| Таблица 1 | ||
| Компонент | Содержание, мас.% | Назначение компонента |
| Поливинилхлорид (ПВХ) | 32 | Полимерная основа |
| Модификатор-А | 32 | Пластификатор |
| Волластонит | 36 | Наполнитель |
В качестве модификатора в составе используют модификатор типа А, который является продуктом отгонки легколетучих фракций высококипящего продукта при производстве изопрена (ТУ 2494-001-45907714-97), пластификатор ЭДОС, представляющий собой смесь формалей и эфиров 1,3-диоксановых спиртов.
Замена традиционных наполнителей на волластонит привела, благодаря игольчатой структуре последнего, к значительному снижению вязкости технологической пасты в среднем с 95,4 Па·с до 55,3 Па·с. Результаты сравнительного анализа вязкости технологической пасты на основе исходного состава и состава с волластонитом представлены в табл.2.
| Таблица 2 Вязкость технологической пасты на основе исходного состава и состава с волластонитом | ||||||||
| Наименование компонентов и характеристик | Содержание компонентов, % | |||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
| Волластнит (смесевой) | - | 30 | 32 | 34 | 36 | 34 | 36 | 36 |
| ПВХ, п. Е-6256-2С | 34 | 34 | 34 | 34 | 34 | 32 | 30 | 32 |
| Модификатор А | 36 | 36 | 34 | 32 | 30 | 34 | 34 | 32 |
| мел | 30 | - | - | - | - | - | - | - |
| η, Па·с | 95,4 | 28,7 | 45,1 | 55,3 | 90,0 | 52,0 | 43,0 | 63,1 |
Из данных табл.2 следует, что замена мела на волластонит приводит, как уже отмечалось, к существенному снижению вязкости технологической пасты. При этом степень влияния волластонита зависит от размера его частиц: минимальное значение вязкости реализуется при использовании волластонита с размерами частиц 63-160 мкм.
Реализация этого эффекта позволила повысить наполнение основного слоя напольного покрытия на 4-6%, не снижая его технологичности, и увеличить уровень физико-механических характеристик в 2 и более раза по прочности, и более чем в 3,5 раза - по деформации, в зависимости от фракционного состава волластонита. Это, в свою очередь, позволило повысить прочностные характеристики напольного покрытия в 1,5 раза, в среднем, по всем характеристикам.
Проведенные сравнительные исследования физико-механических характеристик поливинилхлоридного слоя напольного покрытия и напольного покрытия в целом (табл.3), показали, что физико-механические характеристики составов на основе волластонита значительно превышают физико-механические характеристики составов на основе базовой рецептуры.
| Таблица 3 Физико-механические характеристики основного ПВХ-слоя и напольного покрытия в целом | |||||
| На основе базового состава | На основе рецептуры с волластонитом | ||||
| Поливинилхлоридный слой напольного покрытия | |||||
| σист, кгс/см2 | εc, % | Е10%, кгс/см2 | σист, кгс/см2 | εc, % | Е10%, кгс/см2 |
| 14,8 | 55,7 | 26,5 | 51,7 | 175,9 | 30,8 |
| - | - | - | 63,8 | 154,2 | 41,4 |
| - | - | - | 76,0 | 178,2 | 42,6 |
| Напольное покрытие в поперечном направлении | |||||
| 150,7 | 69 | 232,9 | 162,1 | 77,0 | 280,3 |
| Напольное покрытие в продольном направлении | |||||
| 172,1 | 135,7 | 124,2 | 194,0 | 148,7 | 130,5 |
| где σист., кгс/см2 - истинное напряжение растяжения; εс, % - предельная разрывная деформация; Е10%, кгс/см2 - модуль упругости при 10%-ном растяжении. |
Разбег физико-механических характеристик основного слоя напольного покрытия на основе волластонита обусловлен использованием волластонита различных партий и фракционного состава. В производственных условиях воспроизводимость физико-механических характеристик может быть достигнута за счет изменения фракционного состава волластонита.
Кроме всего прочего, предлагаемое техническое решение позволит существенно снизить энергозатраты на переработку технологической пасты вследствие значительного снижения вязкости последней.
Предлагаемое техническое решение осуществляется в следующем порядке.
Пример 1
Разовое количество изготавливаемой технологической пасты в лабораторных условиях составляло 50 г. В фарфоровую ступку брали навеску пластификатора - модификатор-А 36% по массе, в соответствии с рецептурой, добавляли к нему, в 2 приема, навеску ПВХ 34% и с помощью фарфорового пестика тщательно перемешивали после каждой загрузки. Затем добавляли наполнитель волластонит в количестве 30% и вновь перемешивали до получения однородной массы. После смешения пасты определяли ее вязкость на ротационном вискозиметре «Реотест-2» при напряжении сдвига, равном 1,0 с-1. После чего пасту вакуумировали в эксикаторе в течение 1,5-2 часов при давлении 1 мм рт.ст. до тех пор, пока при наборе вакуума масса не переставала увеличиваться в объеме. Отвакуумированную массу заливали в металлические формочки, предварительно обработанные антиадгезионной пастой, и вакуумировали в формочках до полного удаления воздушных включений, а затем желировали. Желирование проводили в сушильном шкафу при температуре 160°С в течение 4 минут. После охлаждения образцы извлекали из формочек и вырубали из них, с помощью специального шанцевого ножа, стандартные образцы в виде двухсторонних лопаточек для определения физико-механических характеристик на разрывной машине Р-05 в соответствии с ГОСТ 7855-74. По диаграммам растяжения и показаниям шкалы разрывной машины рассчитывали физико-механические характеристики.
Изготовление напольного покрытия в производственных условиях проводили по промазной технологии на промышленной технологической линии «Контакт-2» в соответствии с предлагаемой рецептурой.
Произведенное напольное покрытие может быть использовано в жилых помещениях, небольших офисах, гостиничных номерах, больничных палатах и других помещениях подобного рода.
Пример 2
Отличается от примера 1 тем, что технологическая паста содержит 34% модификатора А; 34% ПВХ и 32% волластонита.
Пример 3
Отличается от примера 1 тем, что технологическая паста содержит 32% модификатора А; 34% ПВХ и 34% волластонита.
Пример 4
Отличается от примера 1 тем, что технологическая паста содержит 30% модификатора А; 34% ПВХ и 36% волластонита.
Пример 5
Отличается от примера 1 тем, что технологическая паста содержит 34% модификатора А; 32% ПВХ и 34% волластонита.
Пример 6
Отличается от примера 1 тем, что технологическая паста содержит 34% модификатора А; 30% ПВХ и 36% волластонита.
Пример 7
Отличается от примера 1 тем, что технологическая паста содержит 32% модификатора А; 32% ПВХ и 36% волластонита.
Состав поливинилхлоридного слоя напольного покрытия, содержащий поливинихлорид, пластификатор, наполнитель, отличающийся тем, что содержит в качестве наполнителя природный минерал волластонит при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Поливинилхлорид | 30-34 |
| Пластификатор | 30-36 |
| Волластонит | 30-36 |
