НЕТКАНЫЙ МАТЕРИАЛ Российский патент 1997 года по МПК D04H1/46 

Изобретение относится к химической промышленности, а именно к нетканым стекловолокнистым теплоизоляционным материалам, получаемым из отходов производства текстильного стеклянного непрерывного волокна, и может быть использовано в текстильной промышленности.

Известен в текстильной промышленности нетканый волокнистый материал [1] содержащий смесь скрепленной иглопрокалыванием волокнисто-ниточной массы, восстановленной из швейных обрезков хлопчатобумажных тканей в количестве 50-60% от массы материала и поливинилхлоридных усадочных волокон в количестве 20-30% от массы материала. Нетканый волокнистый материал дополнительно содержит полиэфирные волокна с остатками латекса в количестве 20-30%
Недостатками данного материала являются невысокая термостойкость поливинилхлоридных (50^oС) и полиэфирны (175^oC) волокон, а также горючесть х/б волокнисто-ниточной массы, не позволяющие использовать нетканый материал в теплоизоляционных целях.

Известен также нетканый многослойный материал [2] содержащий два слоя холстопрошивных полотен из натуральных, химических волокон или их смесей, прошитых химическими нитями трикотажным переплетением, между которыми расположен по крайней мере один слой волокнистого холста из натуральных, химических волокон или их смесей, скрепленный иглопрокалыванием с одним из слоев холстопрошивного полотна, составляющий 20-12 мас.ч. от массы нетканого материала. Содержание прошивных нитей в холстопрошивном полотне составляет 30-49 мас. ч. от массы полотна, а содержание химических волокон в холстопрошивных полотнах и волокнистом холсте составляет 6-21 мас.ч. от массы материала.

Недостатком известного материала является низкая устойчивость используемых натуральных (хлопковых) и химических (вискозных) волокон к термическому воздействию, а также сложность технологии его изготовления.

Широко также известен нетканый материал [3] теплоизоляционного назначения, содержащий три волокнистых слоя, выполненных из комплексов штапелированных отходов стекловолокна, скрепленных иглопрокалыванием.

Недостатком данного материала являются недостаточно высокие эксплуатационные характеристики: относительно высокая теплопроводность, недостаточная устойчивость к воздействию температур, агрессивных сред.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является нетканый иглопробивной материал тепло- и звукоизоляционного назначения, включающий минеральные и стеклянные волокна (в качестве минеральных волокон используются асбестовые волокна) [4]
Недостатками данного материала являются недостаточно высокие эксплуатационные свойства (теплопроводность, температура применения), сложность получения асбестового волокна. Помимо этого, наличие в нетканом материале асбестового волокна канцерогена влечет за собой нарушение безопасных условий работы.

Задача изобретения заключается в разработке нетканого материала, обладающего улучшенными эксплуатационными характеристиками (более низкой теплопроводностью, более высокой температурой использования), улучшением условий труда.

Решение задачи достигается тем, что в нетканом материале, состоящем из соединенных между собой иглопрокалыванием волокнистых слоев, содержащих минеральные и силикатные волокна, соотношение волокон вес. составляет: силикатные 65-3, минеральные 35-97.

Предлагаемый материал готовят на иглопробивной аэродинамической линии ЛИП-210 следующим образом.

Волокнистую массу, состоящую из смеси штапелированных стеклянных и базальтовых волокон длиной 30-80 мм заданного состава, после перемешивания подают в пневмотрассу распушивающего устройства, где волокна захватываются потоком воздуха, тщательно распушиваются, осаждаются в бункере и в виде непрерывного волокнистого слоя укладываются на питающем транспортере щипальной машины.

Посредством питающих валиков щипальной машины волокнистый слой снимается с питающего транспортера и подводится к главному барабану: колками главного барабана и рабочих валков слой разрывается на отдельные части, которые в свою очередь разделяются на более мелкие, подвергаясь далее многократному интенсивному расщипыванию, разрыхлению, перемешиванию.

Хорошо разрыхленное, перемешанное волокно с помощью съемного барабана и под действием центробежных сил сбрасывается в горизонтальную шахту узла холстоформования, состоящего из двух перфорированных барабанов, в которой непрерывным потоком воздуха, возникающим за счет разрежения, создаваемого внутри перфорированных барабанов, подхватывается и перемещается в направлении последних, формируя на их поверхности волокнистый холст.

С перфорированных барабанов сформированный холст снимается съемными валами, подается на транспортер иглопробивной машины, уплотняется, после чего направляется в зону иглопрокалывания первой иглопробивной машины, где в результате многократного иглопрокалывания (плотность прокалывания средней части холста составляет 27-36 проколов на 1 см², кромок 13-18 проколов на 1 см²) происходит его скрепление, уплотнение, упрочнение, т.е. преобразование в иглопробивное полотно. Затем иглопробивное полотно поступает на вторую иглопробивную машину для окончательного иглопрокалывания (плотность прокалывания средней части холста составляет 27-36 проколов на 1 см², кромок 40-54 проколов на 1 см²). Готовое полотно наматывается накатными валами в рулон на скалку.

Пример 1. Иглопробивное полотно изготавливается аналогично описанному выше способу из штапелированных стеклянных волокон марки БС6-200 и штапелированных тонких базальтовых волокон, находящихся в соотношении, вес. стеклянные волокна 70, базальтовые волокна 30. Ширина полотна 1376,7 мм. Толщина полотна 5,6 мм. Поверхностная плотность 1009,0 г/см². Разрывная нагрузка 41,9 кгс.

Пример 2. Иглопробивное полотно изготавливается аналогично описанному выше способу из штапелированных стеклянных волокон марки БС6 200 и штапелированных тонких базальтовых волокон, находящихся в соотношении, вес. стеклянные волокна 50, базальтовые волокна 50.Ширина полотна 1386,0 мм. Толщина полотна 5,5 мм. Поверхностная плотность 1107 г/см². Разрывная нагрузка 61,9 кгс.

Пример 3. Иглопробивное полотно изготавливается аналогично описанному выше способу из штапелированных стеклянных волокон марки БС6-200 и штапелированных тонких базальтовых волокон, находящихся в соотношении, вес. стеклянные волокна 30, базальтовые волокна 70. Ширина полотна 1427,0 мм. Толщина полотна 5,8 мм. Поверхностная плотность 693,0 г/м². Разрывная нагрузка 43,1 кгс.

Пример 4. Иглопробивное полотно изготавливается аналогично описанному выше способу из штапелированных стеклянных волокон марки БС6-200 и штапелированных тонких базальтовых волокон, находящихся в соотношении, вес. стеклянные волокна 65, базальтовые волокна 35. Ширина полотна 1404 мм. Толщина полотна 5,9 мм. Поверхностная плотность 1025,0 г/м². Разрывная нагрузка 44,9 кгс.

Пример 5. Иглопробивное полотно изготавливается аналогично описанному выше способу из штапелированных стеклянных волокон марки БС6-200, штапелированных тонких базальтовых волокон, находящихся в соотношении, вес. стеклянные волокна 35, базальтовые волокна 65. Ширина полотна 1426 мм. Толщина полотна 5,8 мм. Поверхностная плотность 681,3 г/м². Разрывная нагрузка 55,8 кгс.

Пример 6. Иглопробивное полотно изготавливается аналогично описанному выше способу из штапелированных тонких базальтовых волокон, штапелированных стеклянных волокон марки БС6-200, находящихся в соотношении, вес. стеклянные волокна 3, базальтовые волокна 97. Ширина полотна 1430,0 мм. Толщина 6,0 мм. Поверхностная плотность 896,0 г/м². Разрывная нагрузка 51,6 кгс.

Пример 7. Иглопробивное полотно изготавливается аналогично описанному выше способу из штапелированных стеклянных волокон марки БС6-200. Ширина полотна 1409,3 мм. Толщина полотна 5,9 мм. Поверхностная плотность 1047,0 г/м². Разрывная нагрузка 53,2 кгс.

Во всех приведенных примерах нетканый материал изготавливался на иглопробивной аэродинамической машине ЛИА-210.

В табл. 1 приведены физико-механические характеристики заявляемого нетканого материала, изготовленного по примерам 1-7.

По прочностным характеристикам заявляемый нетканый материал (разрывной нагрузке) не уступает прототипу, прочность которого варьируется в зависимости от процентного содержания в нем асбестовых и стеклянных волокон, достигая максимального значения при максимально содержании стеклянных волокон.В табл. 2 отражены результаты определения теплопроводности заявляемого нетканого материала в соответствии с ГОСТ 7076-87.

Из табл. 2 следует, что заявляемый нетканый материал, изготовленный по примерам 1-7, по теплоизоляционным свойствам превосходит прототип (теплопроводность заявляемого нетканого материала находится в пределах 0,04-0,042 Вт/м. к, в то время как теплопроводность прототипа в зависимости от процентного содержания асбестовых и стеклянных волокон находится в пределах 0,14-0,042 Вт/м.к).

Содержание базальтовых и стеклянных волокон в нетканом материале определено экспериментально.

Содержание базальтовых волокон в нетканом материале менее 35% ощутимо не сказывается на улучшении эксплуатационных характеристик, которые достигают наивысшего значения при содержании базальтовых волокон равном 97%
Использование заявляемого нетканого материала за счет включения в его состав базальтового волокна позволит значительно расширить температурный интервал его применения (для базальтовых волокон он составляет от -268^oС до +700-900^oС; для асбестовых волокон максимальный температурный предел составляет +600^oС).

Помимо изложенного выше применение данного материала даст возможность полностью переработать отходы производства текстильных базальтовых и стеклянных непрерывных волокон, улучшить условия труда, исключив из производства канцероген- асбестовое волокно.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый нетканый материал отличается тем, что соотношение волокон вес. составляет: силикатные 65-3, минеральные 35-97.

Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию "новизна".

Анализ общедоступных сведений в исследуемой области позволяет сделать вывод о том, что заявляемый нетканый материал не следует из уровня техники, а следовательно, соответствует критерию "изобретательский уровень".

Изложенные в заявке сведения свидетельствуют о соответствии технического решения критерию "промышленная применимость".

Сущность изобретения: материал состоит из волокнистых слоев, скрепленных между собой иглопрокалыванием, выполненных из минеральных и силикатных волокон. Соотношение волокон составляет, вес.%: силикатные волокна - 65-3, минеральные волокна - 35-97. 2 табл.

Нетканый материал, состоящий из соединенных между собой иглопрокалыванием волокнистых слоев, содержащих минеральные и силикатные волокна, отличающийся тем, что соотношение волокон составляет, мас.

Силикатные 65 3
Минеральные 35 97е