ПЛЕНОЧНЫЙ МАТЕРИАЛ Российский патент 1997 года по МПК B32B25/00 

Изобретение относится к пленочным материалам, используемым для изготовления покрытия, которые могут применяться, например, в сельском хозяйстве при изготовлении культивационных сооружений (теплиц, парников и т.п.) для защиты растений от воздействия низких температур и нежелательных атмосферных явлений. В частности, такие материалы должны поглощать ультрафиолетовое излучение, вредное для растений, быть малопрозрачными для инфракрасного излучения с целью сохранения тепла в ночное время и быть прозрачными в области физиологически активной радиации 380-710 нм, наиболее благоприятной для фотосинтеза растений.

Известны материалы для покрытий сельско-хозяйственного назначения на основе полиэтилена, где с целью снижения светопрозрачности пленки в ИК-диапазоне /1/ в его состав введен диоксид титана или слюда. Однако применение добавок к полиэтилену наряду с приданием полезных свойств всегда сопровождается значительным снижением прозрачности в видимой (физиологически активной) области (до 24-44%), что неблагоприятно для развития сельско-хозяйственных видов растений.

Наиболее близким по совокупности признаков и достигаемому эффекту является материал для покрытия теплиц и парников на основе полиэтилена с добавками стабилизатора и красителя /2/.

Недостатком этого материала является то, что покрытия, изготовленные из него, недостаточно эффективно защищают от жесткого ультрафиолетового излучения, вредного для роста растений; проницаемы для инфракрасного излучения в диапазоне 7-16 мкм (≈70%), т.е. пропускают аккумулированное за день в парник тепло, что, в свою очередь, приводит к значительному охлаждению воздуха в ночное время, прозрачны на 85-90% для видимого света, что провоцирует преждевременный рост растений. Кроме того, на полиэтиленовом покрытии конденсируется значительное количество влаги в виде капель, которые, падая, наносят повреждения растениям, образуя на них черные пятна.

Целью изобретения является снижение проницаемости материала для жесткого ультрафиолетового излучения и инфракрасного излучения в диапазоне 7-16 мкм и повышение его атмосферостойкости.

Поставленная цель достигается тем, что полимерная композиция включает в мас.ч. бутадиенстирольный блоксополимер с содержанием стирола 30% 100, парафин или церезин 1-3, полиметилсилоксановую жидкость с кинематической вязкостью 95-105 сст 0,6 0,8 и армирована внутри стеклотканью.

Образцы готовили методом пропитки стеклоткани раствором указанного состава в толуоле. Для приготовления раствора использовали бутадиенстирольный блок-сополимер марки ДСТ-30, полиметилсилоксановую жидкость марки ПМС-100.

Раствор загружен в ванну пропиточной машины. Скорость протяжки полотна устанавливалась равной 50 м/ч. Сушка стеклоткани с нанесенным покрытием осуществлялась при температуре 100^oC.

В ходе испытаний определялись следующие свойства пленок: 1. проницаемость материала в различных областях спектра, 2. механическая прочность, МПа; 3. относительное удлинение, 4. атмосферостойкость.

Определения оптических характеристик в ИК-диапазоне проводились на спектрофотометре ИКС-24, в ультрафиолетовом и видимом диапазонах на спекорде УФ-ВИД (фирмы К.Цейс, Йена, ГДР).

Прочностные характеристики материала определялись на разрывной машине марки "Инетрон-1122" (Англия) при скорости нагружения 500 мм/мин.

Испытания на атмосферостойкость материала проводились в термокамере искусственного старения фирмы "СКАМИЯ" (Франция), где образцы подвергались озонному старению под действием ультрафиолетовых лучей при температуре 120^oC в течение 100 часов, после чего определялась их механическая прочность. Для сравнения в тех же условиях была испытана полиэтиленовая пленка по ГОСТ 10354-82 марки СТ. Толщина образцов 120 мм.

Оптические и прочностные характеристики пленочного материала и полиэтиленовой пленки представлены в табл. 1.

Как видно из представленных данных, пленочный материал не пропускает жесткое ультрафиолетовое излучение (вредное для роста растений) короче 290 нм. Полиэтилен пропускает жесткий ультрафиолет с 200 нм и к 290 нм оно составляет уже 87%
Проницаемость пленочного материала для ультрафиолетовых лучей в физиологически активной зоне радиации (380-700 нм) составляет 74-77% что на 11-14% ниже, чем у прототипа, а это в свою очередь позволяет создать благоприятный микроклимат для роста и развития растений.

Проницаемость пленочного материала для дальних ИК-лучей в диапазоне 7.16 мкм резко снижается по сравнению с прототипом (70%) и составляет 8-10% Таким образом, применение этого материала позволит сохранить в теплице значительную часть тепла, аккумулированного за день.

В качестве стабилизатора старения в полимерную основу введен парафин (рецептуры 2, 3, 4) или церезин (рецептуры 8, 9, 10).

Критерием оценки устойчивости материала к старению являлось изменение прочностных характеристик до и после пребывания в термокамере искусственного старения.

Из данных таблицы следует, что после старения в термокамере в течение 100 часов при температуре 120^oC механическая прочность материала по рецептуре 1 снизилась на 20% Введение парафина в рецептуру полимерной основы привело к уменьшению снижения прочности до 8%
Пленка из полиэтилена после пребывания в термокамере деформировалась и испытаниям не подвергалась.

Для увеличения срока эксплуатации за счет замедления старения в полимерную основу дополнительно было введено вазелиновое масло (рецептуры 11, 12, 13). Образцы подвергали искусственному старению. Данные таблицы показывают, что введение вазелинового масла способствовало тому, что прочность образцов после старения практически не изменялась (уменьшение составляет 1,8-1,9% ). Относительное удлинение образцов снизилось только на 12-16% без вазелинового масла относительное удлинение снижалось на 40%
Таким образом, вазелиновое масло замедляет процесс старения, материал остается практически таким же прочным и эластичным, а это в свою очередь дает возможность многократно его использовать для покрытия теплиц.

Введение в полимерную основу полиметилсилоксановой жидкости с кинематической вязкостью 95-105 сст марки ПМС-100 способствовало несмачиваемости, т.е. отсутствию капель влаги на поверхности материала.

Толщина получаемого пленочного материала зависит от концентрации раствора при пропитке (10-20%), толщины используемой стеклоткани, а также может варьироваться скоростью протяжки полотна при пропитке. Такие широкие технологические возможности позволяют получать пленочный материал с большим набором толщин.

Влияние толщины пленочного материала, полученного по рецептуре 12, на светопроницаемость и механическую прочность приведены в табл. 2.

Для армирования использовались ткани электроизоляционные из стеклянных крученых нитей по ГОСТ 19907-83 второго и третьего класса.

Как видно из таблицы 2, с увеличением толщины пленочного материала происходит некоторое снижение светопроницаемости пленок и увеличение их прочности.

Для использования в сельском хозяйстве в качестве покрытия для теплиц, парников и т.д. рекомендуется применять материалы с толщиной 80-250 мкм. Материалы с толщиной 250-500 мкм предназначаются, в частности, для создания навесов над стогами сена, сельскохозяйственной и другой техникой, для выстилания ям под силос и т.п.

Были проведены испытания пленочного материала на агрофирме "Щапово" летом 1990 г. где данным материалом были покрыты две теплицы. В результате проведения агроклиматических испытаний было установлено, что пленочный материал, обладая избирательной способностью к солнечному излучению, обеспечивает мягкое рассеянное излучение и благоприятный микроклимат для роста и развития растений; в отличие от полиэтиленовой пленки (прототип), пленочный материал не образует на внутренней поверхности капель влаги и тем самым исключает механическое повреждение и солнечные ожоги растений.

Таким образом, пленочный материал вносит свой вклад в решение задачи увеличения урожайности тепличных культур, особенно в ранне-весенний период, т.е. на фоне недостатка тепла, когда оно особенно важно для развития растений.

Технология производства пленочного материала позволяет производить его на любых промышленных предприятиях, оборудованных пропиточными машинами.

Сущность изобретения: материал выполнен из композиции, включающей в мас. ч. : бутадиенстирольный блоксополимер с содержанием стирола 30% - 100, парафин или цезерин - 1-3 и полиметилсилоксановую жидкость с кинематической вязкостью 95-105 сст - 0,6-0,8, армированной внутри стеклотканью. Композиция может дополнительно содержать вазелиновое масло в количестве 2-6 мас.ч. Стеклоткань пропитывают раствором композиции в толуоле с концентрацией 10-20% с последующей сушкой при 100^oC. Характеристики пленки: проницаемость в различных областях спектра %: 9-10 (ИК 7-16 Мкм), 65-70 (УФ 320-400 нм), 39-45 (УФ 290-330 нм), физиол. акитив. 380-710 нн 75-77%, мех. прочность, МПа, по основе, до старения 49-43, после старения 40-45, относит. удлин. %, по основе, до старения 20-32, после старения 10-28. 1 з.п. ф-лы. 2 табл.

Пленочный материал, включающий термопласт, отличающийся тем, что, с целью снижения проницаемости материала для жесткого ультрафиолета и инфракрасного излучения в диапазоне 7 14 мкм и повышения его атмосферостойкости, в качестве термопласта использована композиция, включающая в мас.ч. бутадиенстирольный блоксополимер с содержанием стирола 30%-ным 100, парафин или церезин 1 3 и полиметилсилоксановую жидкость с кинематической вязкостью 95 105 сСт 0,6 0,8, армированная внутрь стеклотканью.