НЕТКАНЫЙ МАТЕРИАЛ Российский патент 1994 года по МПК D04H3/14 

Изобретение относится к химической промышленности, а именно к нетканым материалам из синтетических нитей, предназначенных для фильтрования различных сред - жидкостей и газов от примесей, подложек для мембран, а также товаров народного потребления: скатертей, салфеток, обоев.

Известен нетканый материал из синтетических нитей, который представляет собой хаотически расположенные синтетические волокна, имеющие проплавы в местах их взаимного пересечения и свободные участки волокон между ними. Этот нетканый материал не обладает достаточной прочностью и имеет большие размеры пор [1].

Известен сепаратор для щелочного химического источника тока, который изготовлен из синтетического нетканого материала, часть волокон которого сплавлена между собой. Материал имеет проплавленные участки волокон на всю толщину, а часть волокон имеет на поверхности кратеры или складки, доля последних составляет 10-30% от общего числа волокон [2].

Однако этот материал имеет недостаточную прочность.

В качестве прототипа выбран нетканый материал, состоящий из хаотически расположенных волокон, у которого часть волокон проплавлена на всю толщину материала. Проплавленные участки скрепляют и уплотняют волокна нетканого материала. Недостатком этого материала является недостаточная прочность и неравномерность пор в холсте [3].

В предлагаемом нетканом материале, состоящем из хаотически расположенных синтетических волокон, имеющих проплавы в местах их взаимного пересечения и свободные участки волокна между ними, волокна в местах пересечения выполнены с петлей в форме эллипса, при этом отношение длины свободного участка волокна к удвоенной длине большой полуоси эллипса находится в пределах 0,33-1 ˙10⁴, а отношение диаметра волокна к удвоенной длине полуоси эллипса - в пределах 6,6˙ 10^-5 - 4,0.

В предлагаемом нетканом материале эллиптические образования волокон в местах пересечения в результате многократного наложения образуют проплавы, которые скреплют волокна по всей толщине материала и придают прочность всему холсту нетканого материала. Кроме того, структура нетканого материала зависит от отношений длины свободных участков волокон и их диаметров к удвоенной длине большой полуоси эллипса, образованного волокном.

В интервале заявляемых соотношений длины свободного участка волокна и диаметра волокна к удвоенной длине большой полуоси эллипса структура материала близка к идеальной сетке, что позволяет материалу иметь хорошую прочность, эластичность, проницаемость и равномерность распределения пор.

На фиг.1 представлена структура нетканого материала; на фиг.2 - узел I на фиг.1 (элемент связи между волокнами).

Нетканый материал содержит хаотично расположенные взаимно пересекающиеся выпрямленные участки единичного волокна 1 диаметром di и хаотично пересекающиеся и накладывающиеся друг на друга эллиптические образования 2. Эллипс 2, образованный единичным волокном, имеет большую 2А и малую 2В оси. Длина выпрямленного участка волокна L. В местах многократного наложения эллиптических образований расположены проплавы 3, которые скрепляют волокна по всей толщине материала, а в местах пересечений распрямленных волокон расположены склейки 4.

В предлагаемой структуре нетканого материала решающее значения имеют отношения длины L свободного участка волокна и диаметра волокна di к удвоенной величине большой полуоси эллипса 2А. При соотношении L/2А в пределах 0,33-1 ˙10⁴ структура материала близка к идеальной сетке.

При соотношении L/2А 1 ˙10⁴ увеличивается расстояние между волокнами, что приводит к уменьшению числа возможных взаимных пересечений волокон с образованием склеек, т.е. уменьшается число склеек, увеличиваются размеры пор, что ухудшает прочностные свойства нетканого материала.

При соотношении L/2А < 0,33 увеличивается число многократных наложений эллипсов, приводящих к образованию проплавов на всю толщину материала, что приводит к уменьшению диаметра пор и их количества, что снижает проницаемость материала.

Отношение di/2А влияет на эластичность и прочность нетканого материала. Оптимальным является отношение от 6,6˙ 10^-5 до 4,0, при этом достигается наилучшая равномерность распределения пор в нетканом материале. При di/А < 6,6˙ 10^-5 увеличиваются размеры пор и уменьшается прочность холста за счет уменьшения склеек. При di/2А > 4,0 склейки увеличиваются на всю толщину материала, что приводит к увеличению площади непроницаемых для среды участков, содержащих замкнутые поровые каналы, что отрицательно сказывается на эксплуатационных характеристиках нетканого материала. Нетканый материал согласно настоящему изобретению может быть получен методом аэродинамического формования расплава полимеров.

В таблице приведены свойства нетканого материала заявляемой структуры, сформированного из полипропиленовых волокон с диаметром элементарного волокна di 1-20 мкм.

Таким образом, нетканый материал предлагаемой структуры значительно превосходит известный по прочности и имеет меньший коэффициент вариации по диаметру пор, что имеет очень большое значение при использовании нетканого материала в качестве сепараторов для химических источников тока.

Нетканый материал может использоваться в производстве полупроницаемых мембран для фильтрации различных сред, в качестве подложки вместо электроизоляционной бумаги из лавсана марки ЛЭ-34 (ТУ 13-04-361-82). За счет использования нетканого материала ликвидируются обрывы при нанесении мембраны на подложку, что сокращает потери в производстве и дает большой экономический эффект.

Использование: для фильтрования жидкостей и газов, подложек для мембран, скатертей, салфеток, обоев. Сущность изобретения: нетканый материал из хаотически расположенных синтетических волокон имеет проплавы в местах взаимного пересечения волокон, выполненных с петлей в форме эллипса, и свободные участки волокон, при этом отношение длины свободного участка волокон к удвоенной длине большой полуоси эллипса составляет 0,33-1·10⁴ , а отношение диаметра волокна к удвоенной длине большой полуоси эллипса - 6,6·10^-5-4,0 . 1 табл., 2 ил.

НЕТКАНЫЙ МАТЕРИАЛ, состоящий из хаотически расположенных синтетических волокон, имеющих проплавы в местах их взаимного пересечения и свободные участки волокон между ними, отличающийся тем, что волокна в местах пересечения выполнены с петлей в форме эллипса, при этом отношение длины свободного участка волокна к удвоенной длине большой полуоси эллипса составляет 0,33-1 · 10⁴, а отношение диаметра волокна к удвоенной длине большой полуоси эллипса составляет 6,6 · 10^-5 - 4,0.