НЕТКАНЫЙ МАТЕРИАЛ И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ Российский патент 2003 года по МПК D04H11/08 

Изобретение относится к производству нетканых материалов, используемых, например, в средствах защиты органов дыхания человека от паров и газов токсичных веществ, в декоративно-поглощающих элементах технических средств экологической защиты, ослабляющих неблагоприятное воздействие на человека техногенных экотоксикантов и продуктов метаболизма.

Уровень техники
Известен нетканый материал, из волокнистого холста, скрепленного петлями основовязаного переплетения из волокон холста. Холст содержит слои из модифицированного полиамидного волокна мегалон и анионообменного модифицированного полиамидного волокна. Со стороны слоя из анионообменного модифицированного полиамидного волокна в материале расположен дополнительный слой из термопластичного волокна (патент РФ 2011709 опубл. 30.04.94).

Известен также нетканый материал, состоящий из текстильного каркаса из анионообменного модифицированного полиамидного волокна и волокнистого слоя, соединенных провязыванием пучками волокон волокнистого слоя с одновременным формированием ворсовой поверхности в виде ворсовых петель. Волокнистый слой выполнен из гидрофильного модифицированного полиамидного волокна (пат. РФ 2046861, МПК D 04 H 13/00 опубл. 27.10.95).

Недостатком известных нетканых материалов является низкая поглощающая способность в условиях малых концентраций кислых газов и паров при относительной влажности воздуха менее 50%.

Наиболее близким к предлагаемой группе изобретений по большинству сходных существенных признаков и назначению является нетканый материал и способ его изготовления, описанные в патенте РФ 2088710 по кл. МПК D 04 H 13/00, опубл. 27.08.97 г. Согласно этому патенту способ изготовления нетканого материала включает скрепление текстильного каркаса пучками волокон волокнистого слоя посредством провязывания с одновременным формированием ворсовых петель. При этом формирование текстильного каркаса осуществляют путем образования волокнистого холста, содержащего слой из смеси анионо- и катионообменных полиамидных модифицированных волокон и слой из термопластичных волокон. В качестве волокнистого слоя используют слой из гидрофильного модифицированного полиамидного волокна. После скрепления каркаса с волокнистым слоем полученный материал подвергают термообработке. Нетканый материал, полученный описанным выше способом, включает волокнистый слой, скрепленный с текстильным каркасом пучками волокон волокнистого слоя из гидрофильного модифицированного полиамидного волокна. Текстильный каркас выполнен в виде волокнистого холста, содержащего слой из смеси анионообменных и катионообменных модифицированных полиамидных волокон и слой термопластичных волокон. Материал подвергнут термообработке.

Недостаток известных нетканого материала и способа его изготовления состоит в невозможности получения материала с высокой удельной поверхностью массообмена, необходимой для сорбции газов и паров, особенно в условиях пониженной относительной влажности воздуха. Это обусловлено тем, что в известном материале слой из смеси ионообменных волокон с одной стороны прикрыт провязанным с ним слоем из гидрофильных модифицированных полиамидных волокон, образующим поверхность в виде ворсовых петель, а с другой стороны - слоем термопластичных волокон. Это, в свою очередь, ограничивает области применения такого материала.

Сущность изобретения
Задачей предлагаемой группы изобретений является получение нетканого материала с высокой удельной поверхностью хемосорбции и расширение возможностей использования его для поглощения паров и газов, в т.ч. в условиях низкой относительной влажности и слабой конвекции воздуха, а также при использовании в качестве декоративного элемента интерьера обитаемых помещений. Эта задача решается описанной ниже совокупностью признаков предлагаемой группы изобретений. Как и известный, нетканый материал согласно изобретению подвергнут термообработке, включает волокнистый слой, скрепленный с текстильным каркасом пучками волокон волокнистого слоя, образующего ворсовую поверхность, содержит ионообменные и термопластичные волокна. В отличие от известного, в нетканом материале согласно изобретению волокнистый слой выполнен из смеси ионообменных и термопластичных волокон в соотношении 80-90:10-20 мас.%, волокнистые пучки сформированы иглопрокалыванием и проходят сквозь текстильный каркас таким образом, что их волокна образуют ворс на поверхности каркаса. В качестве ионообменных волокнистый слой может содержать волокна на основе полимеров, выбранных из группы: карбоксилсодержащий полиакрилонитрил, сополимер акрилонитрила и стирола. В качестве текстильного каркаса может использоваться полотно, одна из поверхностей которого выполнена декоративной, а волокнистый слой расположен с противоположной поверхности каркаса. В качестве полотна с декоративной поверхностью может использоваться ткань, сетка или гардинное полотно.

Согласно изобретению способ изготовления нетканого материала, как и известный способ, включает скрепление волокнистого слоя с текстильным каркасом пучками волокон волокнистого слоя с одновременным формированием ворсовой поверхности, использование ионообменных и термопластичных волокон и термообработку материала после скрепления. В отличие от известного в предложенном способе волокнистый слой изготавливают из смеси термопластичных и ионообменных волокон в соотношении 10-20:80-90 мас.%, пучки волокон формируют посредством иглопрокалывания со стороны волокнистого слоя, протаскивая их сквозь каркас таким образом, что волокна пучков образуют ворс на поверхности последнего.

Перечень фигур чертежей
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором схематически представлено поперечное сечение нетканого материала согласно изобретению, и последующим описанием.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения
Как показано на чертеже, материал согласно изобретению содержит волокнистый слой 1 из смеси ионообменных 2 и термопластичных 3 волокон, скрепленный с текстильным каркасом 4 пучками 5 волокон посредством иглопрокалывания. Пучки 5 проходят сквозь каркас 4, образуя ворсовую поверхность на его поверхности. Для закрепления ионообменных волокон в структуре полотна волокнистый материал подвергнут термообработке.

Указанный материал получают следующим способом: волокнистую смесь из ионообменных и термопластичных волокон в соотношении 80-90:10-20% прочесывают на чесальной машине и формируют волокнистый слой заданной поверхностной плотности на преобразователе прочеса. Волокнистый слой 1 скрепляют с каркасом 4 на иглопробивной машине. Иглопрокалывание осуществляют со стороны волокнистого слоя 1. В процессе иглопрокалывания с помощью игл с зазубринами формируют пучки 5 из смеси волокон 2 и 3. Иглопрокалывание осуществляют на глубину, превышающую суммарную толщину волокнистого слоя 1 и каркаса 4. В результате этого пучки 5 волокон проходят сквозь каркас 4, образуя на его лицевой поверхности ворс. Для закрепления ионообменных волокон после скрепления волокнистого слоя с каркасом осуществляют термообработку материала на термоусадочном агрегате при температуре плавления термопластичных волокон.

Благодаря тому, что полученный описанным способом нетканый материал с обеих его сторон содержит ионообменные волокна, способные непосредственно контактировать с окружающей средой, существенно увеличивается его удельная поверхность хемосорбции.

Пример 1. Описанным способом изготавливали нетканый материал, который содержал волокнистый слой поверхностной плотностью 130 г/м² из смеси карбоксилсодержащего полиакрилонитрила, известного под коммерческим названием ВИОН КН-1 (Na-форма) и полипропиленового волокна линейной плотности 0,33 текс в соотношении 90:10 мас.%, скрепленный с каркасным полотном в виде суровой ткани пучками волокон посредством иглопрокалывания. При этом на лицевой поверхности ткани образуется ворс, высотой 3-5 мм. Термообработку полученного материала осуществляют на термоусадочном агрегате при температуре 140-150^oС и скорости 0,6-0,8 м/мин.

Такой материал может быть использован в средствах индивидуальной защиты для очистки воздуха от паров органических соединений и газов, обладающих кислотными свойствами.

Пример 2. Изготовленный описанным способом нетканый материал содержит волокнистый слой поверхностной плотностью 130 г/м² из смеси карбоксилсодержащего полиакрилонитрила, известного под коммерческим названием ВИОН КН-1 (Н-форма) и полипропиленового волокна линейной плотности 0,33 текс в соотношении 80-20%, скрепленный с каркасным полотном в виде портьерной ткани "Юнона" с односторонней декоративной поверхностью в виде печатного рисунка, пучками волокон посредством иглопрокалывания. При этом на лицевой поверхности ткани образуется ворс, высотой 3-5 мм. Для закрепления ионообменных волокон термообработку такого материала осуществляют аналогично примеру 1.

Такой материал может быть использован для изготовления декоративных элементов интерьера обитаемых помещений, например, штор, драпировок, ослабляющих неблагоприятное воздействие на человека техногенных экотоксикантов и продуктов метаболизма, обладающих способностью взаимодействовать с карбоксильными группами ионообменного волокна, преобладающего в ворсе и на одной из сторон материала. Большая чем у известного материала поглощающая способность достигается за счет высокоразвитой боковой поверхности пучков волокон, образующих ворс.

Пример 3. Подвергнутый термообработке нетканый материал содержит волокнистый слой, поверхностной плотностью 130 г/м², из смеси сополимера акрилонитрила и стирола, известного под коммерческим названием ФИБАН АК-22 и полипропиленового волокон, в соотношении 85:15%, скрепленный с каркасным кружевным гардинным цветным полотном в виде сетки пучками волокон посредством иглопрокалывания. При этом на лицевой поверхности гардинного полотна образуется ворс, высотой 3-5 мм. Термообработку такого материала осуществляют аналогично примеру 1. Поглощающая способность данной конструкции материала выше за счет более полного использования открытой поверхности нетканого слоя смеси волокон в ячейках (окнах) на кружевном гардинном полотне.

Поглощающую способность материала согласно изобретению оценивали по показателю СОЕ (статической обменной емкости), полученному при поглощении модельных экотоксикантов кислотного характера - фтористого водорода (HF) и двуокиси серы (SO₂) при относительной влажности воздуха 50±5%.

Из полотен вырезают образцы для сравнительных сорбционных испытаний и оценки защитных свойств. Для контроля поглощающей способности материала оценивают статическую обменную емкость при поглощении модельных экотоксикантов кислотного характера - фтористого водорода (HF) и двуокиси серы (SO₂) при относительной влажности воздуха 50±5%.

Группа изобретений относится к производству нетканых материалов, используемых, например, в средствах защиты органов дыхания человека от паров и газов токсичных веществ, в декоративно-поглощающих элементах технических средств экологической защиты. Нетканый материал, подвергнутый термообработке, включает волокнистый слой, скрепленный с текстильным каркасом пучками волокон волокнистого слоя, образующих ворсовую поверхность, и содержащий ионообменные и термопластичные волокна. При этом волокнистый слой выполнен из смеси ионообменных и термопластичных волокон в соотношении 80-90:0-20 мас. %, волокнистые пучки сформированы иглопрокалыванием и проходят сквозь текстильный каркас таким образом, что их волокна образуют ворс на поверхности каркаса. Способ изготовления материала включает скрепление волокнистого слоя с текстильным каркасом пучками волокон волокнистого слоя с одновременным формированием ворсовой поверхности, использование ионообменных и термопластичных волокон и термообработку материала после скрепления. Волокнистый слой изготавливают из смеси ионообменных и термопластичных волокон в соотношении 80-90: 10-20 мас.%, а пучки волокон формируют иглопрокалыванием со стороны волокнистого слоя, протаскивая их сквозь каркас таким образом, что волокна пучков образуют ворс на поверхности последнего. Группа изобретений обеспечивает получение материала с высокой удельной поверхностью хемосорбции и возможностью использования его для поглощения паров и газов, а также испоьзования в качестве декоративного элемента интерьера помещений. 2 с. и 3 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

1. Нетканый материал, подвергнутый термообработке, включающий волокнистый слой, скрепленный с текстильным каркасом пучками волокон волокнистого слоя, образующих ворсовую поверхность, содержащий ионообменные и термопластичные волокна, отличающийся тем, что волокнистый слой выполнен из смеси ионообменных и термопластичных волокон в соотношении 80-90:10-20 мас.%, волокнистые пучки сформированы иглопрокалыванием и проходят сквозь текстильный каркас таким образом, что их волокна образуют ворс на поверхности каркаса. 2. Нетканый материал по п.1, отличающийся тем, что в качестве ионообменных волокнистый слой содержит волокна на основе полимеров, выбранных из группы: карбоксилсодержащий полиакрилонитрил, сополимер акрилонитрила и стирола. 3. Нетканый материал по п.1 или 2, отличающийся тем, что в качестве текстильного каркаса используют полотно, одна из поверхностей которого выполнена декоративной, а волокна волокнистых пучков, проходящих сквозь каркас, образуют ворс на его декоративной поверхности. 4. Нетканый материал по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что в качестве текстильного каркаса используют ткань, сетку или гардинное полотно. 5. Способ изготовления нетканого материала, включающий скрепление волокнистого слоя с текстильным каркасом пучками волокон волокнистого слоя с одновременным формированием ворсовой поверхности, использование ионообменных и термопластичных волокон и термообработку материала после скрепления, отличающийся тем, что волокнистый слой изготавливают из смеси ионообменных и термопластичных волокон в соотношении 80-90: 10-20 мас.%, пучки волокон формируют иглопрокалыванием со стороны волокнистого слоя, протаскивая их сквозь каркас таким образом, что волокна пучков образуют ворс на поверхности последнего.