ТКАНЫЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В ЗАЩИТНОЙ ОДЕЖДЕ И ЗАЩИТНАЯ ОДЕЖДА УЛУЧШЕННОГО КОМФОРТА Российский патент 1997 года по МПК D03D15/12 A41D13/00 

Изобретение относится к текстильным материалам и может быть использовано в тканом материале и изготовленной из него защитной одежде.

Известен тканый материал для использования в защитной одежде, содержащий в основном крученые основные и уточные нити из штапельного волокна.

Известна также защитная одежда улучшенного комфорта, содержащая тканый материал, включающий в основном крученые основные и уточные нити [1]
Данные тканый материал и защитная одежда являются ближайшими аналогами заявленного изобретения.

Недостатком тканого материала и изготовленной из него защитной одежды является отсутствие комфорта при носке. Такую одежду неохотно надевают потому, что она тяжелая, громоздкая, жесткая, грубая или потому, что она обладает плохой передачей влаги, и все же, если ее не надевать, то не обеспечивается защита.

Технический результат, достигаемый изобретением, заключается в повышении комфорта при носке.

Для достижения данного технического результата в тканом материале для использования в защитной одежде, содержащем в основном крученые основные и уточные нити из штапельного волокна, штапельное волокно представляет собой полифениленизофталамидное волокно в интервале 0,8-1,5 денье, при этом материал имеет поверхностную плотность 135,64-271 г/м², количество нитей на 1 см по основе 29,53-49,21, по утку по меньшей мере 15,75 нитей на 1 см, но не более 80% от количества нитей на 1 см по основе, при этом номер нитей составляет 37/2 или тоньше.

Материал выполнен полотняным или саржевым переплетением.

Для достижения указанного технического результата в защитной одежде улучшенного комфорта, содержащей тканый материал, включающий в основном крученые основные и уточные нити, штапельное волокно представляет собой некристаллизированное полифениленизофталамидное волокно в интервале 0,8-1,5 денье, при этом материал имеет поверхностную плотность 135,64-271 г/м², количество нитей на 1 см по основе 29,53-49,21, по утку по меньшей мере 15,75 нитей на 1 см, но не более 80% от количества нитей на 1 см по основе, при этом номер нитей составляет 37/2 или тоньше.

Соответствующие изобретению ткани имеют жесткость ни изгиб на 1 см (B) на более 0,09 грамма силы (гс) на 1 см²/см, жесткость на сдвиг (G) не более 0,8 гс/см•град. шероховатость поверхности (SMD) не более 8,0 мкм, а максимум потерь тепла при переносе (θ_макс ) по меньшей мере 12 Вт на 1 м²•^oC(Вт/м^2 oC), причем все измерения проводились, как описано ниже.

В данной области техники хорошо известно, что определенные характеристики тканей переводятся в уровни комфорта, которые можно ожидать, когда из таких тканей изготавливают одежду. Вопрос о том, чтобы добиться этих характеристик в тканях с высокой поверхностной плотностью из волокон, которые используют в защитной одежде. Рассматриваемые ткани имеют поверхностную плотность от 135,64 до 271,28 г/м², и их ткут из нитей, состоящих по существу из поли(m-фениленизофталамидного) штапельного волокна мРД -1. Если необходимо, то до 10% по весу такого волокна можно заменить другими волокнами, такими как p-арамидное волокно, антистатическое волокно и т.д. которое обеспечивает сопротивление на разрыв, антистатические характеристики и т.д. при условии, что характеристики ткани, обеспечивающие ее защитное конечное использование, не ухудшаются чрезмерно.

Используемое штапельное волокно мРД-1 имеет денье от 0,8 до 1,5 на нить, а номер скрученных нитей равен 37/2 или тоньше. Более того, волокно не должно подвергаться обработкам, которые стремятся кристаллизировать волокно, поскольку это увеличивает жесткость на изгиб. Термин "некристаллизированный" означает, что активные шаги не предпринимаются для придания кристаллического состояния, однако это не говорит о том, что волокно не имеет кристаллического состояния.

Соответствующие изобретению тканые материалы представляют несбалансированное строение, конкретнее, номер пряжи (F) утка должен быть не более 80% номера пряжи основы. Ткацкое переплетение может представлять полотняное переплетение или предпочтительно саржевое переплетение 3 x 1. Номер пряжи основы (W) может находиться в диапазоне 29,53-49,21 нитей на 1 см, тогда как номер пряжи утка должен составлять по меньшей мере 15,75 нитей на 1 см.

Соответствующие изобретению ткани отличаются относительно низкой жесткостью на изгиб, жесткостью на сдвиг и шероховатостью поверхности, обеспечивая в то же время хорошие фитильные и тепловые условия.

Испытания и измерения.

Приведены измерения свойств фактуры ткани, используя систему оценки Кавабата (KES). Система KES представляет собой способ измерения механических и поверхностных свойств тканей, используя набор очень чувствительных контрольно-измерительных приборов (C. Кавабата "Стандартизация и анализ оценки фактуры" в журнале японского Общества специалистов по текстильной технике, июль 1980 г. 2-е изд. Осака, Япония), изготовленных фирмой "Като Текко Ко." г. Киото, Япония. Тепловой параметр θ_макс относится к ощущению человеческой кожи тепла и холода, воспринимаемых при соприкосновении с плоской поверхностью. Принципы и экспериментальные способы определены θ_макс используя приборы "Термолабо" (журнал японского Общества специалистов по текстильной технике, 37, т. 130, С. Кавабата; "Применение нового теплового измерителя "Термолабо" для оценки удобства одежды под ред. С. Кавабата, Р.Посла и М.Найва в японском журнале Общества специалистов по текстильной технике, 1985 г. ). Для этой работы были использованы приборы серии KES-FB.

Ниже приводится описание способов испытания. Все эти испытания можно проводить на одном образце размером 20х20 см. Свойства жесткости на изгиб и сдвиг измеряли на выстиранных тканях с целью устранения любого действия растворимых в воде компонентов жесткости, которые обычно добавляются для облегчения разрезания и сшивания. Ткани стирали и сушили, используя способ 135 ААТСС (Американская ассоциация химиков и калористов текстильной промышленности). Измерение всех других свойств производили на законченных тканях до стирки.

Прибор для измерения изгиба.

В этом приборе образец устанавливали между двумя зажимами (один неподвижный, а другой подвижный), которые находились на расстоянии 1 см друг от друга. Образец подвергали чистому изгибу между кривыми К=-2,5 и 2,5 см^-1 с постоянной скоростью изменения кривизны. Скорость изменения кривизны составляет 0,50 см^-1/с. Неподвижный конец образца находился на стержне, который на обоих концах также поддерживался фортепьянными струнами. Изгибающий момент, вызванный деформацией изгиба, снимается этим устройством измерения крутящего момента и кривизна определяется посредством измерения угла поворота ручки. Посредством системы для электрических сигналов сигналы об изгибающем моменте и кривизне посылаются на двухкоординатный самописец и вычерчивается график. Наклон кривой изгибающей момента в зависимости от кривизны представляет жесткость на изгиб (B) и определяется следующим уравнением:
M=B•K+HB,
где
M изгибающий момент на единицу ширины ткани (кс•см/см);
K кривизна (см^-1);
B жесткость на изгиб на единицу ширины (гс•см²/см);
HB точка пересечения, когда K=0 и представляет также величину гистерезиса.

Описанная жесткость на изгиб B представляет среднюю величину двух наклонов. Один из них Bf представляет наклон кривой M-K, когда происходит изгиб поверхности ткани на внешней стороне. Другой представляет градиент Bg, аналогичный прямой линии, когда ткань изгибается с обратной стороны поверхности относительно внешней стороны. Таким образом, B=(Bf+Bg)/2. В случае тканых материалов жесткость на изгиб B измеряют в направлениях и основы и утка вышеописанным способом, а среднее значение направления основы и утка также измеряется.

Устройство для измерения сдвига.

В случае системы KES используется один и тот же прибор для испытания на сдвиг и растяжение. Образец закрепляют двумя зажимами (A и B), имеющими длину 20 см и расположенными на расстоянии 5 см друг от друга. Один из зажимов (A) установлен на скользящем основании, которое может перемещаться назад, для испытания на растяжение, и в боковом направлении, для испытания на сдвиг. Другой зажим неподвижно прикреплен к барабану диаметром 4 см, подсоединенному к детектору крутящего момента, для измерения сдвига. К ткани приложено постоянное натяжение (10 гс/см) с помощью груза, закрепленного на барабане. Этот барабан закреплен посредством зажима для испытания на растяжение, но может освобождаться для вращения. Сила сдвига определяется датчиком, соединенным с зажимом B, по направлению сдвига. После приложения к ткани постоянной силы растяжения крепление B перемещают перпендикулярно направлению растягивающего напряжения посредством синхронного электродвигателя с постоянной скоростью. Относительный сдвиг определяют потенциометром. Когда зажим B сместится на угол сдвига, равный 8^o, вращение вала электродвигателя автоматически изменяется на обратное. Скорость сдвига составляет 0,417 мм/с, а скорость относительного сдвига составляет 0,00834 мм/с. Двухкоординатный графопостроитель вычерчивает график зависимости сдвигающей силы от угла сдвига. Жесткость на сдвиг G определяется углом наклона этой кривой. Величина G определяется отношением сдвигающей силы на единицу длины к углу сдвига. Его единицами являются гс/см•град. Наклон измеряют между углами сдвига 0,5 и 5,0^o.

Устройство для измерения шероховатости поверхности.

Для измерения шероховатости поверхности использовали устройствo для измерения шероховатости поверхности системы KES. Пробник для измерения шероховатости поверхности изготовлен из стальной струны для фортепьяно диаметром 0,5 мм, имеющим U-образную форму.

Кусок ткани размером 20х20 см крепят одним концом к наматывающему барабану посредством зажима, а другой конец крепят к концу нагруженного рычага, шарнирно закрепленного на одном конце. Нагруженный рычаг позволяет осуществлять поддержание постоянного натяжения ткани при проведении измерений. Для измерения шероховатости поверхности коробку с пробником из струны от фортепьяно опускают на образец и регулируют натяжение пружины на нормальную силу 10 г. Образец перемещается на 3 см посредством вращения барабана синхронным электродвигателем в одном направлении со скоростью 1 мм/с, а затем вал электродвигателя вращается в обратном направлении с той же скоростью, чтобы вернуться в начальное положение. Вертикальное перемещение пробника, вызываемое шероховатостью поверхности образца, определяется датчиком и интегрируется. Из 3 см перемещения образца 0,5 см на каждом конце не включается в анализ, чтобы избежать сигналов, появляющихся в переходном состоянии. Это делают посредством подачи входного напряжения на интегрирующую схему только между первыми и последними 0,5 см перемещения ткани в каждом направлении.

Вертикальное смещение контактора от стандартного положения (см) регистрируется, а шероховатость поверхности (SMD) определяется средним отклонением от Z.

где L_макс представляет длительность развертки.

Измерительный прибор "Термолабо" для определения θ_макс
Измерительный прибор "Термолабо" состоит из трех основных элементов: T-блока, BT-блока и Водного блока. T-блок состоит из тонкой медной пластины размером 3х3 см, прикрепленной к блоку изоляционного материала. Изменение температуры медной пластинки измеряется термочувствительным элементом высокой скорости реагирования, прикрепленным к тыльной стороне медной пластинки. BT-блок представляет теплоизолированную пластинку, способную управляться при температурах от комнатной до 60^oC. Водный блок представляет пластинку с постоянной температурой, через которую течет вода с постоянной температурой. Это устройство является тепловым конденсатором, имеющим очень большую стремящуюся к бесконечности емкость. Во время измерения величины θ_макс на тонких тканях, и когда производится контроль комнатной температуры и влажности, вместо водного блока используют пенопластовую пластинку.

Измерение θ_макс
Вначале считается комнатная температура посредством расположения "T-блока" с медной пластинкой, обращенной вверх. Затем "BT-блок" устанавливают на температуру на 10^oC выше температуры "T-блока". На ту же температуру устанавливают также нагреватель предохранительного устройства на "BT-блоке". Когда температура BT-блока и предохранительного устройства BT достигает установленной температуры, T-блок располагают лицевой стороной вниз на BT-блок до тех пор, пока его температура не достигнет температуры BT-блока. Затем образец ткани кладут на пенопластовые пластинки или Водный блок. При контроле комнатной температуры можно использовать пенопластовые пластинки. Если комнатная температура не контролируется, необходимо использовать водный блок с контролируемой температурой. Для измерения θ_макс T-блок удаляют из BT-блока и сразу же помещают на образец с выровненной комнатной температурой. Максимум потерь тепла при передаче от T-блока ткани представляет величину θ_макс и она измеряется по температуре T-блока, которая преобразуется в θ_макс аналоговой схемой (см. чертеж).

Измерение θ_макс занимает очень мало времени при достижении максимума обычно в течение ≈ 0,2 с после начала испытания.

Приведенные в таблице примеры служат только для иллюстрации изобретения (за исключением средств управления), и их не следует рассматривать как ограничивающие изобретение.

В каждом примере, отраженном в таблице, из скрученной нити штапельного волокна мРД-1 (некристаллизированного) была соткана ткань, которую покрасили. В качестве нитей были использованы две скрученных нити.

В таблице перечислены вес (денье на нить) волокна и размер нити наряду с типом ткацкого переплетения, номером пряжи основы и утка и поверхностной плотностью ткани. Даны характеристики комфорта каждой из полученных тканей. Следует отметить, что контрольные образцы тканей A, B и C имеют нежелательную шероховатость и плохую θ_макс в то время как ткань C имеет также недостаточную величину G.

Для иллюстрирования неблагоприятного действия использования кристаллического волокна при приготовлении ткани не использовали никаких контрольных образцов. Однако провели испытания, которые показали, что значение шероховатости поверхности, жесткость к изгибу и силы сдвига таких тканей не измеряются до соответствующих изобретению стандартов комфорта.

Использование: в тканом материале и изготовленной из него защитной одежде. Сущность изобретения: тканый материал и изготовленная из него защитная одежда содержат крученые основные и уточные нити из некристаллизованного полифениленизофталамидного волокна в интервале 0,8-1,5 денье. Материал имеет поверхностную плотность 135,64-271 г/м², количество нитей на 1 см по основе - 29,53-49,21, по утку - по меньшей мере 15,75 нитей на 1 см, но не более 80% от количества нитей на 1 см по основе, при этом номер нитей составляет 37/2 или тоньше. Материал может быть выполнен полотняным или саржевым переплетением. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 1 ил.

1. Тканый материал для использования в защитной одежде, содержащий, в основном, крученые основные и уточные нити из штапельного волокна, отличающийся тем, что штапельное волокно представляет собой некристаллизированное полифениленизофталамидное волокно в интервале 0,8 1,5 денье, при этом материал имеет поверхностную плотность 135,64 271 г/м², количество нитей на см по основе 29,53 49,21, по утку по меньшей мере 15,75 нитей на см, но не более 80% от плотности по основе, при этом номер нитей составляет 37/2 или тоньше. 2. Материал по п.1, отличающийся тем, что выполнен полотняным или саржевым переплетением. 3. Защитная одежда улучшенного комфорта, содержащая тканый материал, включающий, в основном, крученые основные и уточные нити, отличающаяся тем, что штапельное волокно представляет собой некристаллизированное полифениленизофталамидное волокно в интервале 0,8 1,5 денье, при этом материал имеет поверхностную плотность 135,64 271 г/м², количество нитей на см по основе 29,53 49,21, по утку по меньшей мере 15,75 нитей на см, но не более 80% от количества нитей на см по основе, при этом номер нитей составляет 37/2 или тоньше.