Огнестойкий декоративно-отделочный материал и способ его получения

Огнестойкий декоративно-отделочный материал и способ его получения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Предлагаемое изобретение относится к разработке огнестойкого декоративно-отделочного материала - искусственной кожи (ИК) с использованием коагуляционной технологии полиуретановых (ПУ) композиций.

В настоящее время огнестойкие декоративно-отделочные материалы с полиуретановым покрытием получают преимущественно по переносной технологии или прямым методом.

В патенте РФ №2134737 предложена искусственная кожа, полученная по переносной технологии (обратный метод), включающая хлопчатобумажную текстильную основу, содержащую бишофит в количестве 60-70 мас.%, адгезионный и лицевой слои на основе 18-20% раствора полиуретана в диметилформамиде (ДМФА). Адгезионный слой содержит 1,2-3,2 мас.% дигидразида дикарбоновой кислоты, а текстильный слой дополнительно содержит борат метилфосфита в количестве 8-10 мас.%. После выноса из пламени образцы искусственной кожи не горят, а продолжительность их тления составляет 1,0-5,0 секунд.

По техническому решению, рассмотренному в патенте РФ №2307208, трикотажная основа ИК дополнительно содержит провязанные через ряд ПУ-нити Спандекс при соотношении их с полиамидными по массе соответственно 1,0:1,0-2,0. ПУ, содержащийся в трикотажной основе, и ПУ-композиция лицевого покрытия (пленка) дополнительно содержат фосфорборосодержащий полиол при содержании ПУ в трикотажной основе 10-12% от массы основы. Полученная прямым методом ПК не горит и имеет время тления в пределах 3-4 секунд.

Однако ПК, полученные по вышеприведенным техническим решениям, имеют монолитные ПУ покрытия, обуславливающие низкие гигиенические показатели, неудовлетворительные органолептику и жесткость.

Наиболее близким техническим решением по способу получения ПК является решение, описанное в патенте РФ №2412625, согласно которому коагуляцией ПУ композиции на подложке из текстильной основы получают пористый комбинированный многослойный материал с высокими показателями гигиенических свойств:

Гигроскопичность, %	4,0-6,6
Влагоотдача, %	3,8-6,2
Паропроницаемость, г/м2·сутки	660-720

Однако данный материал огнеопасен и почти полностью сгорает после выноса из открытого пламени.

Технической задачей предлагаемого изобретения является разработка конструкции кожеподобного пористого огнестойкого декоративно-отделочного материала и коагуляционного способа получения данной конструкции материала, обеспечивающих в совокупности высокие гигиенические показатели ПК, ее огнестойкость и необходимый комплекс физико-механических показателей.

Поставленная техническая задача достигается тем, что в огнестойком декоративно-отделочном материале, включающем тканый и полиуретановый слои, тканый слой содержит силиконовую эмульсию в количестве 3,0-8,5 мас.%, грунтовочный и лицевой слои, выполненные на основе полиуретановой композиции состава (мас.ч.):

	грунтовочный слой	лицевой слой
25% раствор полиуретана «Витур 0512»	100,0	100,0
Поверхностно-активное вещество ОП-10	-	1,0-2,0
Ди-(2-этилгексил)-фталат	-	1,0-2,0
Полифосфат аммония	-	8,75-9,25
Диметилформамид	20,0-30,0	20,0-25,0

с вязкостью 120-170 Пз и сухим остатком 18,0-22,0 мас.% для грунтовочного слоя и 205-210 Пз и сухим остатком 26,0-27,0 мас.% для лицевого слоя, а отделочный слой выполнен на основе полиуретановой композиции состава (мас.ч.):

25% раствор полиуретана «Витур 0512»	100,0
Поверхностно-активное вещество ОП-10	1,0-2,0
Ди-(2-этилгексил)-фталат	1,0-2,0
Полифосфат аммония	8,75-9,25
Диметилформамид	15,0-20,0

с вязкостью 84 Пз и сухим остатком 24,5 мас.% и обработанный после сушки водным раствором смеси полифосфорных кислот и мочевины при соотношении азота и фосфора соответственно 1,0:1,56-1,80 до привеса 20,0-25,0 мас.% при соотношении слоев готового материала по массе, равном: тканый слой, включающий 3,0-8,5 мас.% силиконовой эмульсии: полиуретановые слои: указанная смесь полифосфорных кислот и мочевины соответственно 1,0:0,85-0,93:0,37-0,48, а в способе получения огнестойкого декоративно-отделочного материала, включающем пропитку тканого слоя и формирование лицевого покрытия из раствора полиуретана с последующими коагуляцией раствора, промывкой полуфабриката, сушкой и отделкой, тканый слой предварительно пропитывают водной силиконовой эмульсией, сушат при температуре 120°С в течение 4 минут до привеса 3,0-8,5 мас.%, с последующими формированием грунтовочного слоя и сушкой его при температуре 120°С в течение 4 минут и лицевого слоя из полиуретановых композиций составов (мас.ч.):

	грунтовочный слой	лицевой слой
25% раствор полиуретана «Витур 0512»	100,0	100,0
Поверхностно-активное вещество ОП-10	-	1,0-2,0
Ди-(2-этилгексил)-фталат	-	1,0-2,0
Полифосфат аммония	-	8,75-9,25
Диметилформамид	20,0-30,0	20,0-25,0

с вязкостью 120-170 Пз и сухим остатком 18,0-22,0 мас.% для грунтовочного слоя и 205-210 Пз и сухим остатком 26,0-27,0 мас.% для лицевого слоя, коагуляцией лицевого слоя в коагуляционной ванне состава 30,0 мас.% диметилформамида и 70,0 мас.% воды при температуре 50°С в течение 20 минут, промывкой в ванне с проточной водой до содержания диметилформамида менее 3,0%, сушкой и отделкой полиуретановой композицией состава (мас.ч.):

25% раствор полиуретана «Витур 0512»	100,0
Поверхностно-активное вещество ОП-10	1,0-2,0
Ди-(2-этилгексил)-фталат	1,0-2,0
Полифосфат аммония	8,75-9,25
Диметилформамид	15,0-20,0

с вязкостью 84 Пз и сухим остатком 24,5 мас.% с последующей обработкой полуфабриката в плюсовочной ванне с отжимными валами при температуре 60°С водным раствором смеси полифосфорных кислот и мочевины при соотношении азота и фосфора соответственно 1,0:1,56-1,80 и сушкой в течение 4 минут при температуре 120°С до привеса 20,0-25,0 мас.% с получением готового материала с соотношением слоев по массе, равном: тканый слой, включающий 3,0-8,5 мас.% силиконовой эмульсии: полиуретановые слои: указанная смесь полифосфорных кислот и мочевины соответственно 1,0:0,85-0,93:0,37-0,48.

По изобретению использовали:

1. Силиконовая эмульсия - мягчитель тканей - ТУ 2484-148-05800142-2003 (эмульсия метилсилана в воде), силиконовый мягчитель для тканей ТУ 2251-035-40245042-2002 (эмульсия аминосилана в воде).

2. Мочевина (карбамид) марки A, сорт высший - ГОСТ 2081-2010;

3. Полиуретановый раствор «Витур 0512» - ТУ 6-55-221-1085-2003, представляющий собой продукт синтеза сложного полиэфира (полиэтиленбутиленгликольадипинат), этиленгликоля и изоцианата (4,4 дифенилметандиизоцианат) в среде растворителя - диметилформамида.

4. ДМФА - ГОСТ 20289-74;

5. ПАВ ОП-10-ГОСТ 8433-81;

6. Ди-(2-этилгексил)-фталат (ДОФ) - ГОСТ 8728-88;

7. Смесь полифосфорных кислот общей формулы:

(H)_n+2P_nO_3n+1, где n>3, с плотностью 2,06 - ГОСТ 10678-76;

8. Полифосфат аммония марки «Exolit AP 422» - импорт;

Таблица 1
Характеристика полифосфата аммония марки «Exolit AP 422»
№№ п/п	Наименование параметра	Единица измерения	Величина параметра
1	Внешний вид		Белый порошок
2	Содержание компонента:
- фосфор	%	31,0-32,0
- азот	%	14,0-15,0
3	Плотность	г/см3	1,9
4	Насыпная плотность	г/см3	~0,7
5	Влажность	%	max. 0,25
6	Величина pH		5,5-7,5
7	Растворимость в воде	%	max. 0,5
8	Температура разложения	°C, не менее	275
9	Средний размер частиц (D50)	мкм	~15

9. Полиэфирные (ПЭФ) ткани - ГОСТ 27504-87, «Ткани плащевые и курточные из синтетических нитей» ГОСТ 28486-90, «Ткани хлопчатобумажные и смешанные одежные» ГОСТ 25790-2005.

Предлагаемое изобретение иллюстрируют примеры.

Примеры 1-2.

Ворсованную хлопко-полиэфирную ткань с поверхностной плотностью 183 г/м² и огнеопасностью 1,35 мм/сек (ГОСТ 25076-81) пропитывают водной силиконовой эмульсией (ОСЭ) и сушат при температуре 120°C в течение 4 минут до привеса 3,0 и 8,5 мас.% с получением тканых основ с поверхностными плотностями соответственно 188,5 и 198,5 г/м².

Ножевой раклей с зазором 0,8 мм на полученные тканые основы наносят грунтовочные слои (ГрС) и после сушки получают тканые слои с поверхностной плотностью 222,4 и 242 г/м² соответственно, после чего ножевой раклей при зазоре 0,8 мм наносят лицевые слои (ЛС) из ПУ композиций составов (мас.ч.):

	1	2
Грунтовочный слой (ГрС)	Лицевой слой (ЛС)	Грунтовочный слой (ГрС)	Лицевой слой (ЛС)
25% раствор ПУ «Витур 0512»	100,0	100,0	100,0	100,0
ПАВОП-10	-	1,0	-	2,0
ДОФ	-	1,0	-	2,0
Полифосфат аммония	-	8,75	-	9,25
ДМФА	20,0	20,0	30,0	25,0
Вязкость, Пз	120	205	170	210
Сухой остаток, мас.%	18	26	22	27

Лицевые слои (ЛС) коагулируют в коагуляционной ванне состава 30 мас.% ДМФА и 70 мас.% воды при температуре 50°C в течение 20 минут и после промывки в ванне с проточной водой до содержания ДМФА менее 3% и сушки получают материалы с поверхностными плотностями соответственно 280 и 307,3 г/м².

На полуфабрикат по переносной технологии наносят отделочные слои (ОС) из ПУ композиции составов (мас.ч.):

Поверхностная плотность полуфабриката, г/м2	280	307,3
25% раствор ПУ «Витур 0512»	100,0	100,0
ПАВОП-10	1,0	2,0
ДОФ	1,0	2,0
Полифосфат аммония	8,75	9,25
ДМФА	15,0	20,0
Вязкость, Пз	84	84
Сухой остаток, мас.%	24,5	24,5

После сушки готовые материалы с поверхностной плотностью 348,6 и 382,6 г/м² соответственно обрабатывают в плюсовочной ванне при 60°C водными растворами смеси полифосфорных кислот и мочевины при соотношении азота и фосфора соответственно 1,0:1,56 и 1,0:1,80 (OA) с последующей сушкой при температуре 120°C в течение 4 минут до привеса 20,0 и 25,0 мас.% с получением готовых материалов с поверхностными плотностями соответственно 418,0 и 478,0 г/м². Соотношение слоев материала рассчитывали из соотношения: ткань, обработанная силиконовой эмульсией: ПУ слои: указанная смесь полифосфорных кислот и мочевины соответственно 1,0:0,85:0,37 и 1,0:0,93:0,48.

Свойства готовых огнестойких декоративно-отделочных материалов представлены в таблице 4.

В таблице 2 представлены составы известного технического решения и предложенных ПУ композиций.

В таблице 3 указаны технологические режимы получения огнестойких декоративно-отделочных материалов.

Примеры 3-4.

Из тканых материалов с поверхностной плотностью 139 и 230 г/м² по технологии, описанной в примерах 1-2, получают огнестойкие декоративно-отделочные материалы, ПУ композиции которых приведены в таблице 2, а технологические режимы в таблице 3. Получают материалы с поверхностной плотностью 318 и 601,6 г/м² при соотношении слоев 1,0:0,853:0,37 и 1,0:0,927:0,48 соответственно. Свойства материалов представлены в таблице 4.

Примеры 5-7.

Аналогично примерам 1-2 получают огнестойкий декоративно-отделочный материал из ПУ композиций, составы которых представлены в таблице 2. В таблице 3 указаны характеристики способа получения материалов, а в таблице 4 приведены свойства готовых материалов.

Предлагаемый огнестойкий декоративно-отделочный материал имеет (таблица 4):

Гигроскопичность, %	4,8-5,2
Влагоотдача, %	4,0-4,6
Паропроницаемость, мг/см2·час (г/м2·сутки)	4,9-6,2 (426,3-539,4)

Таким образом, предложенная конструкция и способ ее реализации, основанный на коагуляции ПУ композиции, обеспечили огнестойкость пористо-монолитной ИК на уровне известных с монолитными покрытиями. Кроме того, предложенный материал обладает существенно повышенными гигиеническими показателями, близкими к показателям открыто-пористого материала (прототип), что очень важно для различных групп обивочных материалов.

Заявитель отмечает, что увеличение поверхностной плотности материала за счет большего расхода сырья (таблица 5, примеры 1, 2, 7) не влияет на изменение его свойств в заявленных диапазонах.

Таблица 4
Свойства огнестойких декоративно-отделочных материалов
Наименование показателя	Методы испытаний	Аналог Патент РФ №2134737	Аналог Патент РФ №2307208	Прототип Патент РФ №2412625	ПРИМЕРЫ
1	2
Гигроскопичность, %	ГОСТ 8971-78	-	-	4,4-6,6	4,8	5,1
Влагоотдача,%	ГОСТ 8971-78	-	-	3,8-6,2	4,0	4,5
Паропроницаемость,	ГОСТ 2290-78
г/м2·сутки		-	-	660-720	339,3	365,4
(мг/см2·ч)				(7,58-8,27)	(3,9)	(4,2)
Поверхностная плотность	ГОСТ 17073-91
материала, г/м2		-	785-809	289-502,85	418	478
Соотношение слоев	-
материала по массе		-	-	1,0:0,55-0,58	1,0:0,85:0,37	1,0:0,93:0,48
Жесткость, сН	ГОСТ 8799-78
основа		-	-	-	27,0	26,3
уток		-	-	-	18,0	17,1
Разрывная нагрузка, Н	ГОСТ 17316-71
основа		-	1376-1538	84-150,2 кгс*	657	675
уток		-	1154-1363	32-101,6 кгс	533	564
Удлинение при разрыве, %	ГОСТ 17316-71
основа		-	-	22-60	27	31
уток		-	-	19,5-37,3	38	42
Устойчивость к	ГОСТ 8975-92
истиранию, мкг/Дж		-	-	-	26,0	24,5
Огнеопасность, мм/с	ГОСТ 25076-81	-	-	сгорает	0	0
Продолжительность тления, кгс после выноса из пламени		1-5	3-4	-	3-4	3-4
* 1 кгс приблизительно равен 10Н; диапазон взят из испытания 10 образцов.

продолжение таблицы 4

Наименование показателя	Методы испытаний	ПРИМЕРЫ
3	4	5	6	7
Гигроскопичность, %	ГОСТ 8971-78	4.9	5,2	5,0	4,3	5,4
Влагоотдача, %	ГОСТ 8971-78	4,2	4,6	4,5	3,7	4,8
Паропроницаемость,	ГОСТ 2290-78
г/м2·сутки		417,6	391,5	348	391,5	400
(мг/см2·ч)		(4,8)	(4,5)	(4,0)	(4,5)	(4,6)
Поверхностная плотность	ГОСТ 17073-91
материала, г/м2		318	601,6	514	388	508
Соотношение слоев материала по массе		1,0:0,853:0,37	1,0:0,927:0,48	1,0:0,889:0,426	1,0:0,75:0,315	1,0:1,0:0,54
Жесткость, сН	ГОСТ 8799-78
основа		26,4	27,2	27,0	25,9	27,0
уток		17,3	17,6	17,6	17,1	17,5
Разрывная нагрузка, Н	ГОСТ 17316-71
основа		650	693	664	634	697
уток		540	601	593	615	615
Удлинение при разрыве, %	ГОСТ 17316-71
основа		34,3	33,1	30,0	25,4	33,3
уток		46,1	43,2	41,0	36,0	45,1
Устойчивость к	ГОСТ 8975-92
истиранию, мкг/Дж		27,0	25,6	24,3	24,0	27,2
Огнеопасность, мм/с	ГОСТ 25076-81	0	0	0	0	0
Продолжительность тления, кгс после выноса из пламени		3-4	3-4	3-4	4-5	3

1. Огнестойкий декоративно-отделочный материал, включающий тканый и полиуретановый слои, отличающийся тем, что тканый слой содержит силиконовую эмульсию в количестве 3,0-8,5 мас.%, грунтовочный и лицевой слои, выполненные на основе полиуретановой композиции состава,мас.ч.:

	грунтовочный слой	лицевой слой
25% раствор полиуретана «Витур 0512»	100,0	100,0
Поверхностно-активное вещество ОП-10	-	1,0-2,0
Ди-(2-этилгексил)-фталат	-	1,0-2,0
Полифосфат аммония	-	8,75-9,25
Диметилформамид	20,0-30,0	20,0-25,0

с вязкостью 120-170 П и сухим остатком 18,0-22,0 мас.% для грунтовочного слоя и 205-210 П и сухим остатком 26,0-27,0 мас.% для лицевого слоя, а отделочный слой выполнен на основе полиуретановой композиции состава, мас.ч.:

25% раствор полиуретана «Витур 0512»	100,0
Поверхностно-активное вещество ОП-10	1,0-2,0
Ди-(2-этилгексил)-фталат	1,0-2,0
Полифосфат аммония	8,75-9,25
Диметилформамид	15,0-20,0

с вязкостью 84 П и сухим остатком 24,5 мас.% и обработанный после сушки водным раствором смеси полифосфорных кислот и мочевины при соотношении азота и фосфора соответственно 1,0:1,56-1,80 до привеса 20,0-25,0 мас.% при соотношении слоев готового материала по массе, равном: тканый слой, включающий 3,0-8,5 мас.% силиконовой эмульсии: полиуретановые слои: указанная смесь полифосфорных кислот и мочевины соответственно 1,0:0,85-0,93:0,37-0,48.

2. Способ получения огнестойкого декоративно-отделочного материала, включающий пропитку тканого слоя и формирование лицевого покрытия из раствора полиуретана с последующими коагуляцией раствора, промывкой полуфабриката, сушкой и отделкой, отличающийся тем, что тканый слой предварительно пропитывают водной силиконовой эмульсией, сушат при температуре 120°С в течение 4 мин до привеса 3,0-8,5 мас.% с последующими формированием грунтовочного слоя и сушкой его при температуре 120°С в течение 4 мин и лицевого слоя из полиуретановых композиций составов, мас.ч.:

	грунтовочный слой	лицевой слой
25% раствор полиуретана «Витур 0512»	100,0	100,0
Поверхностно-активное вещество ОП-10	-	1,0-2,0
Ди-(2-этилгексил)-фталат	-	1,0-2,0
Полифосфат аммония	-	8,75-9,25
Диметилформамид	20,0-30,0	20,0-25,0

с вязкостью 120-170 П и сухим остатком 18,0-22,0 мас.% для грунтовочного слоя и 205-210 П и сухим остатком 26,0-27,0 мас.% для лицевого слоя, коагуляцией лицевого слоя в коагуляционной ванне состава 30,0 мас.% диметилформамида и 70,0 мас.% воды при температуре 50°С в течение 20 мин, промывкой в ванне с проточной водой до содержания диметилформамида менее 3,0%, сушкой и отделкой полиуретановой композицией состава, мас.ч.:

25% раствор полиуретана «Витур 0512»	100,0
Поверхностно-активное вещество ОП-10	1,0-2,0
Ди-(2-этилгексил)-фталат	1,0-2,0
Полифосфат аммония	8,75-9,25
Диметилформамид	15,0-20,0

с вязкостью 84 П и сухим остатком 24,5 мас.% с последующей обработкой полуфабриката в плюсовочной ванне с отжимными валами при температуре 60°С водным раствором смеси полифосфорных кислот и мочевины при соотношении азота и фосфора соответственно 1,0:1,56-1,80 и сушкой в течение 4 мин при температуре 120°С до привеса 20,0-25,0 мас.% с получением готового материала с соотношением слоев по массе, равном: тканый слой, включающий 3,0-8,5 мас.% силиконовой эмульсии: полиуретановые слои: указанная смесь полифосфорных кислот и мочевины соответственно 1,0:0,85-0,93:0,37-0,48.