PL102352B1 - A method of producing incombustible rubber products - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania niepalnych wyrobów gumowych na osnowie ukla¬ du material wlókienniczy — polichloropren, zawie¬ rajacych materialy wlókiennicze jako wklady wzmacniajace, w którym organiczny roztwór poli- 5 chloroprenowej mieszanki, powodujacej niepalnosc oraz samogaszenie i zawierajacej znane substancje pomocnicze, nanosi sie na material wlókienniczy a nastepnie wulkanizuje sie. Tego rodzaju sposób sto¬ suje sie po to, aby w przypadku wyrobów gumo- 10 wych dla okreslonych dziedzin stosowania spelnic wymaganie trudnopalnosci. Obowiazuje to zwlasz¬ cza dla wzmocnionych materialami wlókienniczy¬ mi wyrobów gumowych, stosowanych w górnictwie, takich jak tasmy przenosnikowe, weze itp. Prak- 15 tyczne doswiadczenia dowiodly jednak, ze te mate¬ rialy wlókiennicze mozna wypalic z samogasnaoej mieszanki gumowej, nieznacznie uszkadzajac sama mieszanke gumowa. Mozna przy tym nadpalac gur mowane materialy wlókiennicze a zatem produkt 20 ten nie jest juz samogasnacy.

Poniewaz, za wyjatkiem tkanin z wlókna szkla¬ nego, ( w przypadku wszystkich materialów wló¬ kienniczych stosowanych dotychczas jako wklady wzmacniajace istnieje niebezpieczenstwo pozaru, 25 proponowano juz stosowanie wlókien poliestrowych, polipropylenowych lub poliamidowych. Dzieki sto¬ sowaniu wlókien syntetycznych wprawdzie zmniej¬ sza sie w pewniej mierze niebezpieczenstwo pozaru lecz nie eliminuje sie go calkowicie. Wlókna te po- 30 wyzej swej temperatury topnienia stapiaja sie i staja sie ciekle.

Zwlaszcza w górnictwie podziemnym stawia sie wymaganie, aby tam stosowane produkty gumowe, takie jak tasmy przenosnikowe, weze itp., wykazy¬ waly wlasciwosci samogaszace i nie nadpalaly sie.

Zwiazane z powyzszym problemy sa omówione w podanych nizej publikacjach: bez autora, „Fire re- sistant conveyor belts for coalmines Australian Mi¬ ning", 1967, nr 11, strona 39; Suspannikov, B. V.

Pek, P. B. Pricsinii pozsanov na lentossmih kon- vejorak", Truda, v. Promusiennoszti Bezop, 1963, nr 5, strona 13; Kiinger, K. „Versuche iiber die Brandgefahrlichkeit von Forderbandern mit Textil- und mit Drahtgewebeeinlagen und Massnahmen zu ihrer Bieseitigung", Gliickauf 1963, 10, strony 1048— 1055; Sardemann, W. „Entwicklung flammwidriger Gummifórdergurte und Beurteilung ihrer Brennbat- keit", Gliickauf 88, k, (1952) marzec, strony 304— 307; oraz Vorotnikuov, A. I. „Primtenenie v, ugolnoj prormislennosztij okladkami", Ugór Ukrainu 13k, nr 3 (1969), strony 39 i 40.

Poniewaz mozna bylo stwierdzic, ze w katastro¬ fach górniczych w wielu przypadkach odpowiedzial¬ nymi za rozprzestrzenienie pozarów byly stosowa¬ ne produkty palne, totez próbowano zastepowac materialy palne polichlorkiem winylu. Polichlorek winylu jednak wykazuje równiez wady omówione wyzej a przede wszystkim odznacza sie silnym wy¬ dzielaniem chlorowodoru podczas palenia. Nadto 102 3523 102 352 4 próbowano nadawac wlóknom syntetycznym (poli¬ amidowym i polipropylenowym) droga specjalnej obróbki (stosujac substancje przeciwpalne) ceche trudnopalnosci. Substancje te jednak podwyzszaja koszty i wywieraja niekorzystny wplyw na okre¬ slone parametry techniczne. Z tego powodu prze¬ chodzono na impregnowanie materialów wlókien¬ niczych lateksem polichloroprenowym w fazie wod¬ nej. Lateks ten zawiera tez chemikalia niezbedne dla nadania przyczepnosci warstwom guma — ma¬ terial wlókienniczy a moze ponadto zawierac che¬ mikalia przeciwpalne (tlenek antymonu, chloropa- rafiny). Wytwarzanie tych produktów jest ze wzgle¬ du na wrazliwa technologie lateksowa nadzwyczaj skomplikowane, totez powstaja wysokie koszty pro¬ dukcyjne.

Substancje pomocnicze, polepszajace ceche nie- palnosci i samogaszenia, sa znane. Zaliczaja sie do nich zwlaszcza .chlorowane weglowodory parafino¬ we i .trójtlenek antymonu (Sb203) jako inhibitor utleniania. Laczne oddzialywanie tych obu substan¬ cji moze w polimerach prowadzic do dobrych re¬ zultatów, dajacych sie polepszyc jeszcze przez sto¬ sowanie polichloroprenu jako polimeru.

Ze wzgledu na nadawanie cechy niepalnosci zna¬ ne jest (Dieserens, Neue Verfahren in der Technik der chemischen Veredlung von Textilfasern, 4 tom, 1965, strony 39 i 42) poza tym dzialanie kwasu or¬ tofosforowego i jednosodowych ortofosforanów (NaH2PC>4 • IH2O). Substancje te skutecznie ogra¬ niczaja nadpalanie i wyzarzanie impregnowanych nimi materialów wlókienniczych. W przypadku wy¬ twarzania ukladu guma — material wlókienniczy nie jest jednak mozliwe stosowanie tych substancji, gdyz kwas ortofosforowy jako kwas sredniomocny w roztworze wodnym nadgryza material wlókien¬ niczy, co prowadzi do zmniejszenia wytrzymalosci, a do tego nie nalezy dopuscic. Jednosodowy orto- fosforan nadto zawiera tylko mala ilosc wody kry- stalizacyjnej, totez nie dysponuje sie wystarczaja¬ ca iloscia wody.

Do nadawania cechy niepalnosci stosowano po¬ nadto sole amoniowe, zwlaszcza ortofosforany amo¬ niowe. Ortofosforany amonowe wykazuja te szcze¬ gólna zalete, ze pod wplywem dzialania ciepla roz¬ padaja sie na kationy amonowe i aniony kwasu ortofosforowego, tak wiec oddzialuja zarówno ka¬ tiony jak i aniony tej soli. Przy stosowaniu orto¬ fosforanów amonowych pojawia sie zwykle taka trudnosc, iz sole te podczas wulkanizowania ukla¬ du material wlókienniczy — guma rozkladaja sie, " skutkiem czego powstaja uszkodzenia. Powstajacy podczas wulkanizacji gazowy amoniak stanowi prze¬ szkode dla styku powierzchni wlókien materialu tekstylnego z otaczajaca je guma, dlatego tez po¬ laczenie miedzy guma a materialem wlókienniczym doznaje oslabienia, a przeciez podczas wytwarza¬ nia ukladu material wlókienniczy — guma chodzi wlasnie o to wewnetrzne polaczenie.

Celem wynalazku jest takie ulepszenie sposobu omówionego we wstepie opisu, aby uklad material wlókienniczy — guma, wytworzony tym sposobem, byl wystarczajaco niepalny, aby wytrzymalosc nie doznala oslabienia i aby wewnetrzne polaczenie miedzy guma a wlóknami materialu tekstylnego nie uleglo niekorzystpym wplywom. Osiaga sie ten cel za pomoca sposobu wedlug wynalazku, polegajace¬ go na tym, ze material wlókienniczy najpierw im¬ pregnuje sie 9—16l0/o roztworem wodonym orto- fosforanu dwusodowego, ewentualnie zawierajacym znane srodki zwilzajace, po czym suszy sie a do¬ piero nastepnie na material wlókienniczy nanosi sie organiczny roztwór mieszanki polichloroprenowej.

W sposobie wedlug wynalazku zatem stosuje sie dwusodowy ortofosforan (Na2HP04 • 12H20) jako srodek impregnacyjny, aczkolwiek jego dzialanie przeciwpalne, jak wiadomo, jest gorsze niz innych ortofosforanów. Zastosowany ortofosforan dwuso¬ dowy zawiera stosunkowo duza ilosc wody krysta- lizacyjnej, nieszkodliwej dla polaczenia material wlókienniczy — guma i wykazuje slabsza sklonnosc do lugowania niz np. trójsodowy ortofosforan.

Uprzednio naniesiony ortofosforan dwusodowy wywiera oprócz wplywu na niepalnosc, dzialanie w znacznej mierze na jakosc i tworzenie sie pola¬ czenia adhezyjnego miedzy pózniejszym gumowa¬ niem a podlozem wlókienniczym. Ortofosforan dwu¬ sodowy w temperaturze okolo 30—40°C uwalnia 5— 6 czasteczek wody hydratacyjnej i to juz w pierw¬ szej fazie wulkanizacji ukladu material wlókienni¬ czy — guma.

Woda wydziela sie z ukladu podczas podwyzsza¬ nia temperatury. Pozostala ilosc wody hydratacyj¬ nej uwalnia sie w temperaturze 110°C. W tym za¬ kresie rozpoczyna sie "juz kondensacja (bakelizacja).

Na ogól zaczyna sie tez sieciowanie polichloropre¬ nu.

Ze wzgledu na charakter polimeru sieciowanie polichloroprenu jest opóznione przez srodowisko al¬ kaliczne i przez obecnosc wody wskutek zwiazania uwolnionego kwasu solnego, tak ze woda hydrata- cyjna, uwolniona w temperaturze 110°C, i zasado¬ we srodowisko, powstajace na powierzchni gra¬ nicznej oddzialuja wspólnie z woda, uwalniajaca sie podczas bakelizacji.

Na powierzchni granicznej powstaje srodowisko zasadowe, które obok opózniania wulkanizacji ka¬ talizuje prooes kondensacji ukladu rezorcyna — for¬ maldehyd do zywicy rezol-rezitol-rezit. Umozliwia to wytworzenie swietnego, usieciowanego ukladu zywicznego, takiego jaki moze powstac w przy¬ padku nowolakowych zywic katalizowanych kwa¬ sem. Sprzyja to utworzeniu silnego wiazania w u- kladzie material wlókienniczy — guma. W rezul¬ tacie dzieki temu otrzymuje sie równocenna lub nawet lepsza przyczepnosc miedzy materialem wló¬ kienniczym a guma, niz w nowoczesnych znanych sposobach z zastosowaniem zestawu lateksowego.

Jest to nieoczekiwane, gdyz zgodnie z doswiad¬ czeniem dobra przyczepnosc miedzy materialami wlókienniczymi, zasadniczo skladajacymi sie z sub¬ stancji organicznych a guma skladajaca sie rów¬ niez z substancji organicznych mozna osiagnac wprowadzajac kolejna substancje, która wedlug dotychczasowych doswiadczen i przekonan powin¬ na byc takze organiczna substancja. W sposobie wedlug wynalazku stosuje sie natomiast czwarta substancje nieorganiczna, która wbrew znanym przekonaniom prowadzi do zamierzonych rezulta¬ tów. 40 45 50 55 605 102 352 6 Korzystnie impregnacje wodnym roztworem or- tofosforanu dwusodowego w sposobie wedlug wy¬ nalazku prowadzi sie za pomoca roztworu utrzy¬ mywanego w temperaturze 50—60°C. Moze to na¬ stepowac w kazdym, dajacym sie ogrzewac urzadze¬ niu mieszalnikowym. Temperatura roztworu, utrzy¬ mywana powyzej temperatury pokojowej, zapobie¬ ga wydzielaniu sie substancji krystalicznych lub ich osadów w roztworze wodnym. Dzieki temu moz¬ liwe jest równomierne nanoszenie jednorodnego roztworu na powierzchnie materialu wlókiennicze¬ go.

Podczas suszenia materialy wlókiennicze powin¬ ny byc naprezone dla unikniecia skurczu. To im¬ pregnowanie wodne i kolejno nastepujace suszenie mozna przeprowadzac w kazdym, stosowanym w przemysle gumowym urzadzeniu impregnacyjnym i w dowolnym ciagu suszarniczym. Predkosc im¬ pregnowania wodnego powinna byc celowo nasta¬ wiona na wartosc 3—9 m/minute, przy czym do¬ kladna wartosc nalezy nastawic na podstawie na¬ noszonych ilosci materialowych wlasciwosci teksty¬ liów (polaryzacja powierzchniowa, zwilzalnosc) oraz ich struktury '(rozciagliwosc, zwartosc). W przy¬ padku na ogól stosowanych materialów wlókien¬ niczych (jedwab sztuczny) nastepuje skurcz i zmniejszenie wytrzymalosci, jesli te materialy wló¬ kiennicze nasyca sie w zwyklej wannie impregna¬ cyjnej i suszy w nastepnej suszarni. W przypadku impregnowania bawelny natomiast podwyzsza sie wytrzymalosc przy równoczesnym wystapieniu skurczu.

Jezeli jednak impregnowanie wodne przeprowa¬ dza sie tak, ze podczas tego impregnowania i su¬ szenia rozciaga sie material wlókienniczy odpowie¬ dnio do jego pierwotnych rozmiarów, to wystepuje skurcz tylko w nieznacznym stopniu, przy czym zwykle obserwuje sie 10°/a zmniejszenie wytrzyma¬ losci. Okolicznosci te nalezy brac pod uwage pod¬ czas wytwarzania produktu, gdyz moga one pro¬ wadzic do tego, ze np. tasmy przenosnikowe, od których oczekuje sie 10-krotnej niezawodnosci, wy¬ kazuja zaledwie 9-krotna niezawodnosc.

W sposobie wedlug wynalazku mozna zamiast wodnego impregnowania zanurzeniowego stosowac tez tak zwane powlekanie walkami, w którym na powierzchnie materialu wlókienniczego nanosi sie za pomoca walków bardzo cienka warstwe z uprze¬ dnio rozpuszczonych substancji przeciwpalnych, nie przesycajac materialu wlókienniczego roztworem impregnacyjnym. Po suszeniu naklada sie nastep¬ nie gumowa warstwe druga w postaci roztworu organicznego. Nie powstaja przy tym zadne niedo¬ godnosci techniczne.

Stosowana w sposobie wedlug wynalazku poli- chloroprenowa mieszanka gumowa zawiera zestaw sieciujacy, skladajacy sie z aktywnego tlenku mag¬ nezu, dwusiarczku dwubenzotiazylu i kompozycji mónosiarczku czterometylotiuramu. Kompozycja ta powoduje w przypadku polichloroprenu pewne zwolnienie wulkanizacji, zwlaszcza dla mieszanek typu WRT. Z mieszanki tej mozna wytworzyc roz¬ twór o 12—20i0/» zawartosci skladników stalych, przeznaczony do impregnacji jednokrotnej. W przy¬ padku zwartych materialów wlókienniczych stosu¬ je sie bardziej rozcienczony roztwór do dwukrot¬ nej impregnacji. Sklad mieszanki mozna zmieniac odpowiednio do rodzaju stosowanego polichloropre- nu, przy czym szczególnie nadajaca sie do zmian jest ilosc substancji przeciwpalnej (fosforanu). Sto¬ sunki ilosciowe mozna okreslac droga szybkich, nie- pracochlonnych prób laboratoryjnych.

Poszczególne etapy sposobu wedlug wynalazku przebiegaja nastepujaco: w celu zahamowania pierwotnego palenia impregnuje lub traktuje sie stosowane materialy wlókiennicze z odpowiednia predkoscia roztworem uprzednio sporzadzonym. Da¬ lej nastepuje naniesienie roztworu samogasnacej j*15 mieszanki gumowej o odpowiednim skladzie, przy czym nalezy uwzglednic dzialanie czynników okre¬ slajacych kolejnosc bakelizacji i sieciowania.

Wodne (pierwotne) impregnowanie przeciwpalne ao jest zwiazane z procesem suszenia. Stosowane sole (dwusodowy ortofosforan Na2HP04 • 12H20) moga przy tym utracic czesc zawartej w nich wody hy- dratacyjnej z powodu swego silnie hygroskopijne- go charakteru. Po ochlodzeniu jednak moga one ^5 wiazac wilgoc z powietrza, tak ze czesc lub cala ilosc ich wody hydratacyjnej zostaje odzyskana. Ta woda hydratacyjna odgrywa katalityczna role przy powstawaniu wiazan material wlókienniczy — gu¬ ma. To katalityczne dzialanie wywoluje woda hy- ^ dratacyjna, uwolniona przez cieplo wulkanizacji.

Jesli podczas procesu pierwotnego suszenia tem¬ peratura jest z jakiegos powodu zbyt wysoka, to cala woda hydratacyjna ulatnia sie z ukladu. W tym przypadku nalezy kondycjonowac materialy wlókiennicze, by przywrócic zawartosc wody hy¬ dratacyjnej w fosforanie. W taki sposób przygoto- » wane z roztworem gumy zaimpregnowane materia¬ ly wlókiennicze nie wymagaja zadnych dalszych srodków (zabiegów), dotyczacych ich,dalszego prze- '40 twórstwa wedlug regul technologii gumy. Trakto¬ wanie tych materialów guma i ich przeróbka z gu¬ ma zachodzi wedlug sposobów ogólnie znanych z technologii wytwarzania gumy.

W zaleznosci od struktury tkaniny na 1 m2 tka- 45 niny nanosi sie przecietnie 60—150 g substancji przeciwpalnej. Nanoszenie to mozna prowadzic równiez sposobem natryskowym.

Podane nizej przyklady objasniaja blizej sposób wedlug wynalazku, to Przyklad I. Tkanine do tasm przenosnikowych z jedwabiu sztucznego o wytrzymalosci 120 kG/cm2 impregnuje sie 15% roztworem Na2HPC>4 • 12H20.

Tkanine poddawana impregnowaniu prowadzi sie a5 z predkoscia 3 m/minute przez ten 15&/0 roz¬ twór a nastepnie lekko wyzymajac suszy sie w sposób ciagly w temperaturze 110—120°C do za¬ wartosci wilgosci ponizej l°/o. Naniesiona ilosc od¬ powiada 80—100 g/m2. Tak zaimpregnowana i dzie- W ki temu niepalna tkanine impregnuje sie nastep¬ nie 20%i-wym roztworem mieszanki polichloropne- nowej z predkoscia 5 m/minute w impregnarce sto¬ sowanej w przemysle gumowym.' Rozpuszczalnik po odcisnieciu odpedza sie z tkaniny w tempera- «& turze 100—110°C. Dalsze przetwórstwo i wulkani-102 7 zacje produktu prowadzi sie wedlug tradycyjnej technologii wytwarzania tasm przenosnikowych.

Przyklad II. Tkanine do tasm przenosniko¬ wych z jedwabiu sztucznego o wytrzymalosci 120 kG/cm2 prowadzi sie z predkoscia 4 m/minute przez %-wy roztwór Na2HP04 • 12H20 i Na2B407 • • 10H2O (zmieszanych w stosunku Na2HPC>4 • • 12H20 : Na2B407 • 10H2O = 2 : 1) a nastepnie lekko wyzymajac suszy sie w sposób ciagly w tem¬ peraturze 110—120°C do zawartosci wilgoci ponizej 1%. Naniesiona ilosc substancji odpowiada 90—100 g/m2. Tak zaimpregnowana i dzieki temu niepalna tkanine impregnuje sie nastepnie 20% organicznym roztworem mieszanki piolichroprenowej z predko¬ scia 5 m/minute w impregnarce stosowanej w prze¬ mysle gumowym.

Rozpuszczalnik po odcisnieciu odpedza sie z tka¬ niny w temperaturze 100—110°C. Dalsze przetwór¬ stwo i wulkanizacje produktu prowadzi sie wedlug tradycyjnej metody.

W sposobie tym korzystne moze byc zastosowa¬ nie boraksu obok ortofosforanu, gdyz boraks two¬ rzy na powierzchni wlókien twarde krysztaly o du¬ zej powierzchni i dzieki tej duzej powierzchni u- 352 8 mozliwia polepszenie przyczepnosci miedzy wlók¬ nami materialu wlókienniczego a guma.

Claims (2)

Zastrzezenia patentowe

1. Sposób wytwarzania niepalnych wyrobów gu¬ mowych na osnowie ukladu material wlókienniczy- pclichloropren, zawierajacych materialy wlókien- io nicze jako wklady wzmacniajace, w którym orga- ¦ niczny roztwór polichloroprenowej mieszanki, po¬ wodujacej niepalnosc oraz samogaszenie i zawie¬ rajacej znane substancje pomocnicze, nanosi sie na material wlókienniczy a nastepnie wulkanizuje sie, 15 znamienny tym, ze material wlókienniczy najpierw impregnuje sie 9—16% roztworem wodnym ortofos¬ foranu dwusodow^ego, ewentualnie zawierajacym znane srodki zwilzajace, po czym suszy sie a do¬ piero nastepnie na material wlókienniczy nanosi sie 20 organiczny roztwór mieszanki polichloroprenowej.

2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze impregnowanie roztworem wodnym ortofosforanu dwusodowego prowadzi sie za pomoca roztworu u- trzymywanego w temperaturze 50—60°C, DN-3, z. 126/79 Cena 45 zl