ОГНЕСТОЙКИЙ ТЕКСТИЛЬНЫЙ МАТЕРИАЛ Российский патент 2003 года по МПК D06M15/21 C08L27/06 B32B27/06 B32B3/10 

Изобретение относится к огнестойким текстильным материалам, а именно к материалам с дискретным полимерным покрытием, используемым для изготовления огнестойких фильтрующих средств индивидуальной защиты.

Уровень техники
Для защиты человека от поражающих факторов пламени используются различные огнезащитные текстильные материалы, устойчивые к горению, в частности известны огнестойкие текстильные материалы, представляющие собой ткань, пропитанную специальным составом, включающим соединения, замедляющие горение.

Известен огнестойкий текстильный материал (патент США 4032517, 1977 г.), представляющий собой ткань, на которую с двух сторон нанесена композиция, содержащая хлорвиниловый парафин, сэвилен, триоксид сурьмы, мел, каолин и оксид цинка. Однако такой материал воздухонепроницаем и не может быть использован для изготовления защитной одежды фильтрующего типа.

Известен также огнестойкий текстильный материал (патент США 4045406, 1977 г. ), представляющий собой целлюлозную или синтетическую ткань с трехслойным покрытием. При этом первый слой получают путем пропитки ткани раствором бората цинка в гликоле. Вторым слоем является слой мочевиноформальдегидной смолы, содержащей триоксид сурьмы, а третий слой выполнен из смеси трикрезилфосфата, хлорированного парафина и поливинилхлорида. Материал имеет хорошие огнезащитные свойства, но также воздухонепроницаем и непригоден для производства защитной одежды фильтрующего типа.

Известны текстильные материалы, сочетающие огнестойкость с воздухо- и паропроницаемостью, получаемые пропиткой целлюлозных тканей раствором антипиреновой композиции (М.Окадо. Регулирование огнестойкости текстильных материалов, J.Jap. Assoc. Text. End - Uses, 1979 г., т.20, 4, с.122; Киркина Л.И. , Романова Л.И., Баскова Т.Т. Огнезащитная отделка текстильных материалов в СССР и за рубежом, М., 1981, вып 1; патент Великобритании 4893, 1979 г.). Однако такие материалы имеют низкую устойчивость при эксплуатации, так как огнезащитные пропитки снижают прочность ткани и недостаточно прочно закрепляются на ней.

Наиболее близким техническим решением является огнестойкий текстильный материал, содержащий текстильный материал с нанесенным на него в виде дискретного слоя, выполненного в виде различных по геометрии и расположенных в различном сочетании друг с другом элементов, антипиреновым составом на основе эмульсионного поливинилхлорида (патент России 2137607, 1999 г.).

В качестве пластификаторов он содержит общеупотребительные вещества, такие как ди-(2-этилгексил)фталат, алкиловый эфир ортофосфорной кислоты (ДАФ) и другие.

В качестве стабилизаторов поливинилхлорида он содержит также общеупотребляемые для этой цели вещества, например стеариновокислый кальций, эпоксидно-диановые смолы и другие.

В качестве антипиренов он содержит вещества также известные для этой цели, например триоксид сурьмы, гидроокись алюминия и другие.

Такой материал обладает высокими огнезащитными свойствами и хорошей воздухопроницаемостью. Однако он имеет серьезный недостаток, заключающийся в существенном снижении огнезащитных свойств в процессе эксплуатации, происходящем в результате механического воздействия на элементы антипиренового слоя (самоистирания и трения материала о другие предметы ).

Сущность изобретения
Задачей изобретения является поиск огнестойкого текстильного материала, содержащего текстильное полотно с нанесенным на него в виде дискретного покрытия в форме различных по геометрии, расположенных в различном сочетании друг с другом элементов антипиреновым составом, содержащим эмульсионный поливинилхлорид, пластификатор, стабилизатор и антипирен, который позволил бы повысить устойчивость огнезащитных свойств в процессе его эксплуатации.

Поставленная задача решена огнестойким текстильным материалом, содержащим текстильное полотно с нанесенным на него в виде дискретного покрытия в форме различных по геометрии, расположенных в различном сочетании друг с другом элементов антипиреновым составом, содержащим эмульсионный поливинилхлорид, пластификатор, стабилизатор и антипирен, отличающийся тем, что полотно содержит дискретное покрытие площадью 25%, а состав дополнительно включает мочевину и воду при следующем содержании компонентов, мас.ч.:
Эмульсионный поливинилхлорид - 100
Пластификатор - 60
Стабилизатор - 5
Антипирен - 28
Мочевина - 5-15
Вода - 5-15
Отличительными признаками изобретения являются площадь покрытия и дополнительное наличие в исходном антипиреновом составе мочевины и воды в количестве 5-15 мас.ч. каждого на 100 мас.ч. эмульсионного поливинилхлорида.

Эти отличительные признаки не известны для повышения устойчивости огнезащитных свойств в процессе эксплуатации материала.

Изобретение позволяет существенно повысить устойчивость огнезащитных свойств материала в процессе его эксплуатации. Это проявляется в том, что такие показатели огнезащитных свойств, как время полного сгорания, время остаточного горения и время остаточного тления ухудшаются в процессе эксплуатации значительно меньше. Так, в результате сухого трения время полного сгорания уменьшается на 14,8-23,3% (по прототипу на 22,9-40,2%), время остаточного горения увеличивается на 14,8-25,7% (по прототипу на 31,2-49,8%), а время остаточного тления возрастает на 14,4-29,9% (по прототипу на 41,1-51,3%).

Сведения, подтверждающие возможность воспроизведения изобретения
Для осуществления изобретения используют следующие материалы. В качестве тканевой основы может быть использован любой без ограничения текстильный материал, удовлетворяющий требованиям потребителя по основным физико-механическим показателям, в частности хлопколавсановая ткань (50:50) арт.405 полотняного переплетения, хлопколавсановая ткань (50:50) арт.309 репсового переплетения.

Полимерное связующее покрытия - эмульсионный поливинилхлорид (ПВХ) ГОСТ 14039-78.

Пластификаторы покрытия - ди-(2-этилгексил)фталат (ДОФ) ГОСТ 8728-88, ди-(2-этилгексил)фенилфосфат (ДАФФ) ТУ 6-05-1611-78, три-(хлорэтил)фосфат (ТХЭФ) ТУ 6-05-1611-78, трикрезилфосфат (ТКФ).

Стабилизаторы поливинилхлорида - кальций стеариновокислый ТУ 6-09-4104-75, барий-кадмий-цинковые соли синтетических жирных кислот фракции С₁₀-С₁₃ (стабилизатор СКС К-17) ТУ 6-09-4346-78. Антипирены - триоксид сурьмы ТУ 48-141-72, трис-(2,3-дибромпропил)фосфат (ТДБПФ) ТУ 6-16-3086-88. Мочевина ГОСТ 6691-77. Вода техническая.

Для получения материала готовят ПВХ-пластизоль общеизвестным способом путем смешения ПВХ-смолы с пластификаторами, стабилизаторами, антипиренами, мочевиной и водой и последующего "вызревания" полученной пасты. Затем пластизоль наносят с помощью перфорированных шаблонов на текстильное полотно в виде дискретного покрытия, элементы которого могут иметь различную геометрическую форму (например, полусфер с радиусом 0,25-0,50 мм в шахматном порядке с плотностью 100 см^-2 и площадью покрытия 25%) и могут быть расположены в различном сочетании друг с другом. Полуфабрикат подвергают термообработке для желирования полимерного покрытия при 150-180^oС в течение 15-3 мин соответственно. Удельная масса покрытия 110-130 г/м². Некоторые возможные формы дискретного покрытия приведены на фиг.1-65.

Свойства полученных по изобретению и прототипу материалов, при различном количественном содержании мочевины и воды и при различной форме дискретного покрытия, приведены в таблицах 2 и 3.

Для определения показателей горючести материалов: времени полного сгорания, времени остаточного горения и времени остаточного тления, использовался специальный прибор. В комплект прибора входят камера сжигания, рамки для закрепления образцов, спиртовая горелка с шириной фитиля 25 мм, экран для гашения пламени, термометр сопротивления для измерения температуры внутри камеры, термопарный пирометр для измерения температуры пламени горелки и секундомер. Конструкция камеры выполнена согласно ОСТ 90094-79. Образцы для определения показателей горючести материалов в вертикальном положении имели форму прямоугольника с размерами 290 х 70 мм и вырезались на расстоянии не менее 20 мм от кромки материала в двух направлениях: по три вдоль основы и вдоль утка. Конец образца, предназначенный для поджигания, подгибался в виде петли высотой 40 мм и прошивался на расстоянии 10 мм от края хлопчатобумажными нитками по всей ширине образца.

Устанавливались следующие параметры испытания: высота пламени горелки 20 мм, температура пламени на высоте 15 мм от его основания - не менее 840^oС, температура в камере прибора - не выше 60^oС.

Образцы помещались в рамку, которая вставлялась в держатель, зажимающий образец с трех сторон. Затем к середине нижней части образца, загнутой петлей, подносилась зажженная горелка таким образом, чтобы пламя было параллельно линии сгиба петли, и образец был помещен в пламя на глубину 5 мм.

Для определения времени полного сгорания хронометрируется процесс полного сгорания петли образца, в секундах.

Для определения времени остаточного горения и времени остаточного тления образец в таком положении выдерживается 12 с, после чего горелка удаляется и хронометрируется самостоятельное горение, т.е. промежуток времени в секундах, в течение которого образец продолжает гореть после удаления пламени, и тление, т. е. промежуток времени в секундах, в течение которого образец продолжает тлеть после угасания пламени.

За результат принимается среднее арифметическое показателей по трем образцам.

Поверхностная плотность материала определяется путем взвешивания образца материала точно известной площади и рассчитывается по формуле

где М - масса образца материала площадью S см², г;
S- площадь образца материала, см².

Износостойкость материала характеризовалась изменением полезных свойств образцов (поверхностная плотность, время полного сгорания, время остаточного горения, время остаточного тления) после обработки их по методике определения стойкости ткани к истиранию по плоскости (ГОСТ 9913-90) на приборе ДИТ-М (абразив - сукно серошинельное арт. 6405 (ГОСТ 6621-72), удельное давление абразива на образец материала 0,25 МПа, число циклов 500, скорость вращения абразива 100 мин^-1).

Изменение времени полного сгорания, остаточного горения и остаточного тления рассчитывались по формуле

где τ₁ - время полного сгорания, время остаточного горения или время остаточного тления исходного образца (до истирания), в секундах, соответственно; τ₂ - время полного сгорания, время остаточного горения или время остаточного тления образца, подвергнутого истиранию, в секундах, соответственно.

Изменение поверхностной плотности рассчитывалось по формуле

где ρ₁ - поверхностная плотность исходного образца (до истирания) в г/м²; ρ₂ - поверхностная плотность образца, подвергнутого истиранию, в г/м².

Изобретение относится к производству огнестойких текстильных материалов для фильтрующих средств индивидуальной защиты. Огнестойкий текстильный материал представляет собой текстильное полотно с антипиреновым составом на основе эмульсионного поливинилхлорида, нанесенным на полотно в виде различных по геометрии, расположенных в различном сочетании друг с другом элементов, в котором исходный антипиреновый состав на 100 мас.ч. эмульсионного поливинилхлорида дополнительно содержит мочевину в количестве 5-15 мас.ч. и воду в количестве 5-15 мас. ч. Изобретение позволяет существенно повысить устойчивость огнезащитных свойств материала в процессе его эксплуатации. 65 ил., 3 табл.

Огнестойкий текстильный материал, содержащий текстильное полотно с нанесенным на него в виде дискретного покрытия в форме различных по геометрии, расположенных в различном сочетании друг с другом элементов антипиреновым составом, содержащим эмульсионный поливинилхлорид, пластификатор, стабилизатор и антипирен, отличающийся тем, что полотно содержит дискретное покрытие площадью 25%, а состав дополнительно включает мочевину и воду при следующем содержании компонентов, мас.ч.:

Эмульсионный поливинилхлорид 100

Пластификатор 60

Стабилизатор 5

Антипирен 28

Мочевина 5-15

Вода 5-15