КОМПОЗИЦИОННЫЙ ПЛЕНОЧНЫЙ ПОЛИМЕРНЫЙ МАТЕРИАЛ Российский патент 1998 года по МПК B32B3/10 A62D5/00 

Изобретение относится к слоистым полимерным материалам для средств индивидуальной защиты человека и может быть использовано в производстве защитной одежды, применяемой при ликвидации последствий аварий на химически опасных объектах. Материал может быть использован также для изготовления полотнищ раздвижных герметических дверей в объектах коллективной защиты, для изготовления пленочных покрытий и тентов.

Известен композиционный пленочный полимерный материал, включающий две полимерные пленки и армирующую основу - текстильный материал, помещенный между ними [1]. При этом адгезия между слоями полимера и текстильным материалом достигается за счет внедрения части полимерного покрытия в межниточное пространство.

Наиболее близким к предлагаемому является композиционный пленочный полимерный материал, содержащий два сплошных полимерных слоя из пластичного термосварного или термоклейкого материала и слой термопласта, имеющий сквозную перфорацию. Элементы материала соединены сваркой или адгезивом через перфорацию [2].

Недостаток известного материала - малое сопротивление непосредственному раздиру и высокая проницаемость по агрессивным жидкостям.

Цель изобретения - повышение сопротивления раздиру и противодействия многократным циклическим нагрузкам (сопротивления истиранию), снижение проницаемости по агрессивным жидкостям.

Поставленная цель достигается тем, что композиционный пленочный полимерный материал, включающий сплошные и перфорированный слои из термопласта и/или термоэластопласта, соединенные адгезивом, согласно изобретению, содержит перфорированный слой между сплошными при соотношении толщин слоев: 0,2-1,5 : 1 : 0,2-1,5.

Внешние сплошные пленочные слои выполнены из термопласта, термоэластопласта или синтетического каучука, внутренний пленочный перфорированный слой выполнен из термопласта или термоэластопласта.

В качестве внешних полимерных слоев используют пленки из полиэтилена низкой плотности толщиной 50±5 мкм, пленки из уретановых эластомеров толщиной 50-70 мкм, двухслойную пленку на основе полиэтилена низкой плотности и бутилкаучука, изготовленную градиентным способом [3], толщиной 200±10 мкм или трехслойную полиуретан-полиамид-полиуретановую пленку толщиной 100 мкм.

В качестве перфорированного среднего слоя, выполняющего функцию армирующей основы, используют пленку из уретанового эластомера толщиной 200-250 мкм или из полиэфира, например, полиэтилентерефталата, толщиной 45±5 мкм, в которой прорезают круглые отверстия диаметром 15-50 мм с расстоянием между центрами отверстий 25-60 мм соответственно. При этом ширина перемычек составляет 10-15 мм.

Армирующую основу и внешние полимерные слои скрепляют с помощью двух дополнительных слоев невысыхающего адгезива на основе полиуретануреилена или иного известного состава /4/.

Использование такой конструкции композиционного материала приводит к тому, что при разрушении материала по механизму раздира в условиях локализации механических напряжений, вершину трещины встречают перемычки между отверстиями. Происходит делокализация нагрузки, ее перераспределение по перемычке. При дальнейшем росте нагрузки все больший объем материала включается в сопротивление раздиру за счет высокоэластической и упругой деформации материала армирующей основы на основе уретанового эластомера. Кроме того, невысыхающий адгезив при нагружении материала испытывает пластические деформации без разрушения адгезионного соединения между слоями композита.

Изготавливают композиционный пленочный материал следующим способом.

На готовую пленку наносят слой невысыхающего адгезива из 40% раствора последнего в бутилацетате толщиной 10-15 мкм и сушат при комнатной температуре в течение 30 мин. Затем прикатывают прижимным валком перфорированную пленку и снова наносят слой невысыхающего адгезива той же толщины. После сушки прикатывают третий сплошной слой пленки. Готовый композиционный материал сушат в термошкафу при температуре 60^oC в течение 60 мин.

При изготовлении композиционного материала, где в качестве полимерного покрытия используют пленки из полиэтилена, а в качестве армирующей основы - перфорированную пленку из полиэтилентерефталата, их обрабатывают перед склеиванием коронным разрядом с напряжением 20 кВ.

Пример 1. Композиционный пленочный полимерный материал, состоящий из трех слоев и адгезива:
сплошного верхнего - полиуретансемикарбазидного слоя с добавками 2,9-4,0 мас. % двуокиси титана (пигмента белого) и 0,57-0,66 мас.% пигмента зеленого фталоцианинового, толщиной 50-70 мкм, с поверхностной плотностью 50-70 г/м²;
слоя невысыхающего адгезива на основе полиуретануреилена толщиной 10-15 мкм, с поверхностной плотностью 10-15 г/м²;
внутреннего перфорированного слоя - пленки из полиуретансемикарбазида с круглыми отверстиями диаметром 15, 30 и 50 мм и расстоянием между центрами отверстий 25, 40 и 60 мм соответственно, толщиной 200-250 мкм, с поверхностной плотностью 120-150 г/м²;
слоя невысыхающего адгезива такого же состава и толщины;
нижнего сплошного слоя - состава и толщины, идентичных верхнему.

Свойства материала приведены в таблице.

Пример 2. Композиционный пленочный полимерный материал, состоящий из трех слоев и адгезива:
сплошного верхнего - полиуретан-полиамид-полиуретанового слоя толщиной 100 мкм, с поверхностной плотностью 100 г/м²;
слоя невысыхающего адгезива на основе полиуретануреилена толщиной 10-15 мкм, с поверхностной плотностью 10-15 г/м²;
внутреннего перфорированного слоя - пленки из полиуретансемикарбазида с круглыми отверстиями диаметром 15, 30 и 50 мм и расстоянием между центрами отверстий 25, 40 и 60 мм соответственно, толщиной 200-250 мкм, с поверхностной плотностью 120-150 г/м²;
слоя невысыхающего адгезива такого же состава и толщины;
нижнего сплошного слоя - пленки из полиуретансемикарбазида с добавками 2,9-4,0 мас. % двуокиси титана (пигмента белого) и 0,57-0,66 мас.% пигмента зеленого фталоцианинового, толщиной 50-70 мкм, с поверхностной плотностью 50-70 г/м².

Свойства материала приведены в таблице.

Пример 3. Композиционный пленочный полимерный материал, состоящий из трех слоев и адгезива:
сплошного верхнего - из полиэтилена низкой плотности ГОСТ 10354-82 толщиной 50±5 мкм, с поверхностной плотностью 45-55 г/м²;
слоя невысыхающего адгезива на основе полиуретануреилена толщиной 10-15 мкм, с поверхностной плотностью 10-15 г/м²;
внутреннего перфорированного слоя - пленки из полиуретансемикарбазида с круглыми отверстиями диаметром 15, 30 и 50 мм и расстоянием между центрами отверстий 25, 40 и 60 мм соответственно, толщиной 200-250 мкм, с поверхностной плотностью 120-150 г/м²;
слоя невысыхающего адгезива такого же состава и толщины;
нижнего сплошного слоя - состава и толщины, идентичных верхнему.

Свойства материала приведены в таблице.

Пример 4. Композиционный пленочный полимерный материал, состоящий из трех слоев и адгезива:
сплошного верхнего - из полиэтилена низкой плотности ГОСТ 10354-82, толщиной 50±5 мкм, с поверхностной плотностью 50±5 г/м²;
слоя невысыхающего адгезива на основе полиуретануреилена толщиной 10-15 мкм, с поверхностной плотностью 10-15 г/м²;
внутреннего порфорированного слоя - пленки из полиэтилентерефталата ГОСТ 24324-80 с круглыми отверстиями диаметром 15, 30 и 50 мм и расстоянием между центрами отверстий 25, 40 и 60 мм соответственно, толщиной 45±5 мкм, с поверхностной плотностью 15-25 г/м²;
слоя невысыхающего адгезива такого же состава и толщины;
нижнего сплошного слоя - состава и толщины, идентичных верхнему.

Свойства материала приведены в таблице.

Пример 5. Композиционный пленочный полимерный материал, состоящий из слоев:
сплошного верхнего - двухслойной пленки с внешним слоем из полиэтилена низкой плотности марки 16609, толщиной 50-60 мкм и внутренним слоем из бутилкаучука марки 2045, толщиной 150-200 мкм, содержащего 2 мас.% пигмента зеленого фталоцианинового, с поверхностной плотностью 220-250 г/м², изготовленной известным способом /3/;
слоя невысыхающего адгезива на основе полиуретануреилена толщиной 10-15 мкм, с поверхностной плотностью 10-15 г/м²;
внутреннего перфорированного слоя - пленки из полиуретансемикарбазида с круглыми отверстиями диаметром 15, 30 и 50 мм и расстоянием между центрами отверстий 25, 40 и 60 мм соответственно, толщиной 200-250 мкм, с поверхностной плотностью 120-150 г/м²;
слоя невысыхающего адгезива такого же состава и толщины;
нижнего сплошного слоя - пленки из полиуретансемикарбазида с добавками 2,9-4,0 мас. % двуокиси титана (пигмента белого) и 0,57-0,66 мас.% пигмента зеленого фталоцианинового, толщиной 50-70 мкм, с поверхностной плотностью 50-70 г/м².

В таблице представлены физико-механические характеристики заявляемых материалов по примерам 1-5 в сравнении с известным материалом.

Испытание материалов на сопротивление непосредственному раздиру проводили по ГОСТ В 17089-71, на сопротивление истиранию - по ГОСТ В 17685-72.

Сопротивление раздиру заявляемых композиций по примерам 1, 2, 3 и 5 в 3-6 раз выше по сравнению с известным. При этом практически не происходит увеличение общей толщины композиционного пленочного полимерного материала, а поверхностная плотность заявляемых композиций ниже, чем у известного. Такие композиционные пленочные полимерные материалы могут быть использованы для изготовления защитной одежды, применяемой при ликвидации последствий аварий на химически опасных объектах, для изготовления полотнищ раздвижных герметических дверей в объектах коллективной защиты. Такие композиционные материалы имеют высокую стойкость к агрессивным техническим жидкостям при наличии в верхнем сплошном слое полиэтилена низкой плотности или полиамидного слоя.

Применение в качестве внутреннего перфорированного слоя пленки из полиэтилентерефталата (пример 2) придает композиционному материалу необходимую жесткость при использовании его в качестве пленочного покрытия и тентов.

Применение отверждающегося адгезива, например Ulitex, приводит к уменьшению сопротивления раздиру по сравнению с заявляемыми композициями в 1,5-2,0 раза. Материал становится более жестким и теряет эластичность. В результате этого уменьшается и сопротивление истиранию.

Литература
1. Авторское свидетельство СССР N 27427, кл. A 62 от 1.03.88 г.

2. Заявка Франции N 26338120, кл. B 32 B 3/10, опубл. 27.04.90. -прототип.

3. Авторское свидетельство N 857778, кл. C 08 I, 1979.

4. Авторское свидетельство N 91222743, кл. B 32 B 27/00, 1982.

Композиционный пленочный полимерный материал обладает повышенной устойчивостью к непосредственному раздиру и многократным циклическим нагрузкам, характерным для материалов средств защиты кожи человека, за счет трехслойной конструкции, выполнения внешних слоев из сплошной пленки полиэтилена или полиуретана и внутреннего слоя из перфорированной пленки полиэтилентерефталата с соотношением слоев 0,2 - 1,5 : 1 : 0,2-1,5. 4 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Композиционный пленочный полимерный материал, включающий внешние сплошные пленочные и перфорированный слой из термопластов и термоэластопластов, соединенные адгезивом, отличающийся тем, что перфорированный слой расположен между сплошными при соотношении толщин слоев 0,2 - 1,5:1:0,2 - 1,5. 2. Материал по п. 1, отличающийся тем, что внешние сплошные пленочные слои выполнены из полиэтилена низкой плотности, уретанового эластомера или двухслойной пленки из полиэтилена и бутилкаучука, изготовленной градиентным способом. 3. Материал по п. 1, отличающийся тем, что перфорированный слой выполнен из полиуретансемикарбазида или полиэтилентерефталата. 4. Материал по пп. 1 и 3, отличающийся тем, что перфорированный слой имеет круглые отверстия диаметром 15 - 50 мм, расположенные на расстоянии между центрами отверстий 25 - 60 мм соответственно. 5. Материал по п. 1, отличающийся тем, что в качестве адгезива он содержит невысыхающий адгезив на основе полиуретануреилена.