искусственная кожа

Формула изобретения

Искусственная кожа, включающая соединенную между собой хлопчатобумажную текстильную основу, содержащую бишофит в количестве 60 - 70 мас.%, адгезионный и лицевой полимерные слои на основе раствора полиуретана в диметилформамиде, отличающаяся тем, что адгезионный полимерный слой выполнен на основе 18 - 20%-ного раствора полиуретана с добавлением 1,2 - 3,2 мас.% дигидразида органической дикарбоновой кислоты из группы: дигидразид адипиновой, терефталевой, 1,3-адамантилендикарбоновой кислот, а текстильный слой дополнительно содержит борат метилфосфита в количестве 8 - 10 мас.%.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к новым многослойным материалам с полимерным покрытием и способу их производства, в частности к производству искусственных кож, которые могут быть использованы в текстильной промышленности для изготовления материала, пригодного для обивки мебели в салонах авто-, авиа- и гидротранспорта, а также для изделий технического и специального назначения.

Известен способ получения искусственной кожи, при котором на волокнистом, обработанном антипиреном материале образуют микропористую структуру, включающую бромсодержащий модифицированный полиуретан, содержащий в качестве диольного компонента смешанный диол и смешивающий агент. Материал со стороны микропористой структуры дублируют с покровным полиуретановым слоем толщиной 20 - 80 мкм (Андрианова Г.П. и др. Химия и технология полимерных пленочных материалов и искусственной кожи//Учебник для ВУЗов, ч. II, М.: Ленпромбытиздат, 1990).

Недостатками данного способа получения искусственной кожи являются: недостаточная адгезия полимерного полиуретанового слоя к текстильному материалу и невысокая огнезащищенность полученного многослойного материала, так как при удалении источника пламени искусственная кожа продолжает гореть и сгорает полностью.

Известна искусственная кожа, включающая последовательно расположенный лицевой, адгезионный полиуретановые слои и тканевый слой с частично пропитанным ворсовым слоем, причем она содержит лицевой слой в количестве 50 - 65 г/м² и частично пропитанный адгезионным слоем на глубину 62.5 - 75% от высоты ворса ворсовый слой тканевой основы, причем привес адгезионного слоя составляет 25 - 35 г/м² при соотношении слоев по толщине соответственно 2:1: (1-0.5): 10. Искусственная кожа со стороны ткани имеет клеевой слой (Патент РФ N 2026911, D 06 N 3/14, C 09 K 21/02, 1995).

Недостатком данной искусственной кожи является ее низкая огнезащищенность. Материал в пламени горелки возгорает и после удаления источника пламени продолжает гореть и сгорает полностью.

Наиболее близкой к предлагаемому материалу является искусственная кожа, включающая соединенные между собой хлопчатобумажную текстильную основу, дополнительно содержащую бишофит в количестве 60 - 70 мас.%, лицевой слой на основе 25%-ного раствора полиуретана в диметилформамиде и адгезионный полимерный слой также на основе 25%-ного раствора полиуретана в диметилформамиде с добавлением 0.8-1.1 мас.% хлорида лития и 9.9-10.1 мас.% полиуретансемикарбазида (Патент РФ N 2010899, D 06 N 3/14, C 09 K 21/02, 1994).

Недостатком предложенной искусственной кожи является ее невысокая огнезащищенность. Так продолжительность остаточного тления достигает 10 сек и выше, что влечет за собой продолжающееся дымообразование и выделение в окружающую среду токсичных продуктов горения (НС, толуилендиизоцианата и др.).

Задачей предлагаемого изобретения является получение огнестойкой искусственной кожи, обладающей необходимыми прочностными показателями, предъявляемыми к искусственным кожам.

Техническим результатом является повышение огнестойкости искусственной кожи за счет образования прочного ассоциата бората метилфосфита с содержанием хлорида магния на волокнах текстильной основы. В результате ингибируется горение не только текстильной основы, но и поверхностных полиуретановых слоев за счет образования при высоких температурах устойчивых к горению, тугоплавких продуктов вследствие взаимодействия борного ангидрида - результат разложения бората метилфосфита, с продуктами разложения полимерного материала. Соответственно снижается дымообразование при горении искусственной кожи в целом.

Поставленный технический результат достигается путем получения искусственной кожи, включающей соединенные между собой хлопчатобумажную текстильную основу, содержащую бишофит, адгезионный и лицевой полимерные слои на основе 18 - 20%-ного раствора полиуретана в диметилформамиде, причем адгезионный полимерный слой выполнен на основе раствора полиуретана с добавлением 1.2 - 3.2 мас.% дигидразида дикарбоновой кислоты из группы: дигидразид адипиновой, терефталевой, 1,3-адамантилендикарбоновой кислот, а текстильный слой дополнительно содержит борат метилфосфита в количестве 8 - 10 мас.%.

Получение искусственных кож на текстильной основе, пропитанных водным раствором бишофита и имеющих полиуретановое покрытие известно, однако последовательная обработка текстильной основы сначала 60 - 70%-ным водным раствором бишофита, а затем 8 - 10%-ным водным или спиртовым раствором бората метилфосфита приводит не только к значительному снижению пожароопасности искусственной кожи с сохранением высоких физико-механических показателей, но также существенно сокращает время дымообразования.

В процессе модификации текстильной основы образуется прочный ассоциат бората метилфосфита с хлоридом магния, который, однако, при высоких температурах склонен распадаться. С одной стороны соединения бора являются наиболее эффективными замедлителями горения для целлюлозосодержащих материалов, что объясняется их способностью к дегидратации целлюлозы в процессе ее горения. Поскольку борат метилфосфита характеризуется повышенной кислотностью, то его способность к дегидратации целлюлозы и ее последующей карбонизации при горении высокая, однако это влечет снижение прочностных характеристик хлопчатобумажной основы. Сохранение высоких физико-механических параметров полотна удалось достичь путем предварительной модификации текстильной основы водным раствором бишофита и образованием на поверхности волокон ассоциата бората метилфосфита с хлоридом магния. При высоких температурах ассоциат распадается. Так как бишофит содержит кристаллизационную воду, то при температуре, превышающей 100^oC, происходит ее испарение. При выделении паров воды в процессе горения борат увлажняется, плавится и сам разлагается с выделением паров воды. Дополнительное выделение хлора, хлорводородов и хлорированных углеводородных частиц приводит к ингибированию горения путем разбавления пламени негорючими газами и водой.

С другой стороны борат метилфосфита разлагается при температуре ниже 350^oC - температуре интенсивного разложения полиуретана, и таким образом является эффективным антипиреном для полиуретановых слоев. В поверхностной зоне при высоких температурах образуются достаточно устойчивые и тугоплавкие продукты вследствие взаимодействия борного ангидрида, образующегося при разложении бората метилфосфита, с продуктами разложения полимерных слоев.

Концентрации водного раствора бишофита, а также водного или спиртового раствора бората метилфосфита соответственно 60 - 70% и 8 - 10% взяты таким образом, чтобы получить прочный ассоциат бората метилфосфита с хлоридом магния на волокне, что приводит к улучшению эксплуатационных характеристик искусственной кожи. Дополнительное введение 1.2 - 3.2 мас.% дигидразида дикарбоновой кислоты в адгезионный полиуретановый слой необходимо для устойчивой адгезии между полимерным и текстильным слоями.

Способ получения искусственной кожи заключается в том, что на антиадгезионной бумаге формируют лицевой полиуретановый слой с помощью ножевой ракли толщиной 0.1 мм и высушивают в термокамере при 100^oC. Затем на сформированный лицевой слой тем же способом наносят адгезионный полиуретановый слой толщиной 0.15 мм, при этом в пленкообразующий 18 - 20%-ный раствор полиуретана вводят 1.2 - 3.2 мас.% дигидразида органической дикарбоновой кислоты, выбранной из группы: дигидразид адипиновой, терефталевой, 1,3-адамантилендикарбоновой кислот.

После формирования адгезионного слоя на дублировочных валах соединяют полимерный слой с хлопчатобумажной текстильной основой. Текстильную основу предварительно пропитывают при 20^oC сначала 60 - 70%-ным водным раствором природного бишофита, высушивают при нагревании до 80^oC, а затем пропитывают 8 - 10%-ным водным или спиртовым раствором бората метилфосфита до прироста массы после отжима 110 - 130% в течение 10 - 20 мин, высушивают при 90^oC до остаточного содержания влаги 3.5 - 5% в течение 30 - 40 мин.

Синтез бората метилфосфита проведен по следующей технологии: в одногорлый реактор, снабженный насадкой, термометром, прямым холодильником, загружают 6.18 г (0.1 моля) борной кислоты и 11.0 г (0.1 моля) диметилфосфита. Затем реакционную массу нагревают при температуре 110 - 120^oC в течение 2 ч с одновременной отгонкой метилового спирта. В реакционной массе остается фосфорборсодержащий олигомер, застывающий при охлаждении в кристаллизационную массу.

Раствор природного бишофита имеет следующий состав, мг/л:

CaCO₃ - 50.442 - 72.06

Ca(HCO₃)₂ - 158.879 - 226.97

CaSO₄ - 669.48 - 956.4

CaCl₂ - 999.46 - 1427.8

MgCl₂ - 226494.42 - 380706.32

MgBr₂ - 4533.13 - 6475.9

KCl - 4251.8 - 6074.0

Конкретные данные по практической реализации предлагаемого изобретения приведены ниже.

Пример 1. На антиадгезионной бумаге с помощью ножевой ракли формируют лицевой полиуретановый слой толщиной 0.1 мм и высушивают в термокамере при температуре 100^oC. Далее на сформированный лицевой слой также с помощью ножевой ракли наносят адгезионный (грунтовочный) слой толщиной 0.15 мм. После этого на дублировочных валах происходит механическое соединение полимерных слоев и хлопчатобумажной текстильной основы, которая представляет собой суровую хлопчатобумажную ткань полотняного переплетения, содержащую 60% природного бишофита от массы ткани и 8% бората метилфосфита от массы ткани.

Предварительную пропитку ткани осуществляют при температуре 20^oC сначала водным раствором природного бишофита (содержание MgCl₂ 226494.42 мг/л), далее следует сушка при нагревании до 80^oC, а затем пропитка спиртовым раствором бората метилфосфита (содержание антипирена 62568 мг/л) до прироста массы после отжима 120% в течение 10 мин с последующим высушиванием в термокамере при 90^oC в течение 30 мин до остаточного содержания влаги 3.5%.

После дублирования многослойный полуфабрикат подается в термокамеру с температурой 100^oC, затем после охлаждения происходит отделение полученной искусственной кожи от подложки.

Для получения адгезионного полиуретанового слоя в 20%-ный пленкообразующий раствор полиуретана в диметилформамиде вводят 2.5 мас.% дигидразида терефталевой кислоты.

Пример 2. На антиадгезионной бумаге с помощью ножевой ракли формируют лицевой полиуретановый слой толщиной 0.1 мм и высушивают в термокамере при температуре 100^oC. Далее на сформированный лицевой слой также с помощью ножевой ракли наносят адгезионный (грунтовочный) слой толщиной 0.15 мм. После этого на дублировочных валах происходит механическое соединение полимерных слоев и хлопчатобумажной текстильной основы, которая представляет собой суровую хлопчатобумажную ткань сатинового переплетения, содержащую 60% природного бишофита от массы ткани и 10% бората метиофосфита от массы ткани.

Предварительную пропитку ткани осуществляют при температуре 20^oC сначала водным раствором природного бишофита (содержание MgCl₂ 226494.42 мг/л), далее следует сушка при нагревании до 80^oC, а затем пропитка водным раствором бората метилфосфита (содержание антипирена 68384 мг/л) до прироста массы после отжима 130% в течение 20 мин с последующим высушиванием в термокамере при 90^oC в течение 40 мин до остаточного содержания влаги 4%.

После дублирования многослойный полуфабрикат подается в термокамеру с температурой 100^oC, затем после охлаждения происходит отделение полученной искусственной кожи от подложки.

Для получения адгезионного полиуретанового слоя в 18%-ный пленкообразующий раствор полиуретана в диметилформамиде вводят 3.2 мас.% дигидразида адипиновой кислоты.

Пример 3. На антиадгезионной бумаге с помощью ножевой ракли формируют лицевой полиуретановый слой толщиной 0.1 мм и высушивают в термокамере при температуре 100^oC. Далее на сформированный лицевой слой также с помощью ножевой ракли наносят адгезионный (грунтовочный) слой толщиной 0.15 мм. После этого на дублировочных валах происходит механическое соединение полимерных слоев и хлопчатобумажной текстильной основы, которая представляет собой суровую хлопчатобумажную ткань полотняного переплетения, содержащую 60% природного бишофита от массы ткани и 10% бората метилфосфита от массы ткани.

Предварительную пропитку ткани осуществляют при температуре 20^oC сначала водным раствором природного бишофита (содержание MgCl₂ 226494.42 мг/л), далее следует сушка при нагревании до 80^oC, а затем пропитка спиртовым раствором бората метилфосфита (содержание антипирена 68384 мг/л) до прироста массы после отжима 125% в течение 15 мин с последующим высушиванием в термокамере при 90^oC в течение 30 мин до остаточного содержания влаги 4%.

После дублирования многослойный полуфабрикат подается в термокамеру с температурой 100^oC, затем после охлаждения происходит отделение полученной искусственной кожи от подложки.

Для получения адгезионного полиуретанового слоя в 20%-ный пленкообразующий раствор полиуретана в диметилформамиде вводят 1.5 мас.% дигидразида адипиновой кислоты.

Пример 4. На антиадгезионной бумаге с помощью ножевой ракли формируют лицевой полиуретановый слой толщиной 0.1 мм и высушивают в термокамере при температуре 100^oC. Далее на сформированный лицевой слой также с помощью ножевой ракли наносят адгезионный (грунтовочный) слой толщиной 0.15 мм. После этого на дублировочных валах происходит механическое соединение полимерных слоев и хлопчатобумажной текстильной основы, которая представляет собой суровую хлопчатобумажную ткань сатинового переплетения, содержащую 60% природного бишофита от массы ткани и 10% бората метилфосфита от массы ткани.

Предварительную пропитку ткани осуществляют при температуре 20^oC сначала водным раствором природного бишофита (содержание MgCl₂ 226494.42 мг/л), далее следует сушка при нагревании до 80^oC, а затем пропитка спиртовым раствором бората метилфосфита (содержание антипирена 68384 мг/л) до прироста массы после отжима 125% в течение 10 мин с последующим высушиванием в термокамере при 90^oC в течение 40 мин до остаточного содержания влаги 3.5%.

После дублирования многослойный полуфабрикат подается в термокамеру с температурой 100^oC, затем после охлаждения происходит отделение полученной искусственной кожи от подложки.

Для получения адгезионного полиуретанового слоя в 20%-ный пленкообразующий раствор полиуретана в диметилформамиде вводят 1.2 мас.% дигидразида 1,3-адамантилендикарбоновой кислоты.

Данные по примерам 1, 2, 3, 4 сведены в табл. 1.

Сравнительные данные по свойствам искусственных кож, полученных по предлагаемому способу и прототипу, приведены в табл. 2.

Примечание к табл. 2: положение образцов в пламени - вертикальное; продолжительность выдерживания в пламени 30 с.; размер образца - 170 мм по основе и 50 мм по утку.

Из сопоставления основных показателей табл. 2 следует, что предлагаемый материал приобретает повышенную огнестойкость по сравнению с прототипом, не теряет при этом важные эксплуатационные характеристики. Применяемый при этом антипирен: борат метилфосфита делает способ изготовления данной искусственной кожи доступным, реальным для внедрения.

Подобная искусственная кожа может быть изготовлена на Волжском ПО "Химволокно" с применением хлопчатобумажной ткани Камышинского ХБК, рассолов природного бишофита месторождения Волгоградской области и антипирена бората метилфосфита.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного изобретения следующей совокупности условий:

- средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, предназначено для использования в различных отраслях промышленности;

- для заявленного изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в независимом пункте нижеизложенной формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в заявке или известных до даты приоритета средств и методов;

- средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, способно обеспечить достижение технического результата.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "промышленная применимость".