НЕТКАНЫЙ МАТЕРИАЛ И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ Российский патент 2003 года по МПК D04H1/42 D04H1/44 D04H1/54 B32B5/26 

Изобретение относится к производству нетканых материалов, используемых в качестве изоляционных, прокладочных и облицовочных изделий в автомобилестроении, производстве мебели, строительстве, для упаковки и т.п.

Известен нетканый волокнистый материал, описанный в а.с. СССР 887651 по кл. МПК D 04 H 1/46, опубл. 07.12.81. Этот материал состоит из смеси синтетических волокон и отходов текстильного производства, скрепленных иглопрокалыванием. В качестве отходов текстильного производства использованы отходы стрижки и вычесывания искусственного меха, взятые в количестве 10-30% от веса материала.

Способ изготовления материала включает приготовление волокнистой смеси, формирование прочеса на чесальной машине, его укладку в волокнистый слой (холст) на преобразователе прочеса, последующее скрепление посредством иглопрокалывания, пропитки полимерным связующим и сушки.

По своему назначению и большинству сходных существенных признаков такой материал и способ его изготовления наиболее близки предлагаемой группе изобретений.

Недостатками известных материала и способа его изготовления являются низкая степень использования коротковолокнистых отходов, возможность значительных потерь волокнистого сырья в процессе чесания, холстоформирования и иглопрокалывания, многопереходность технологического процесса изготовления, низкие объемность и упругость материала и в связи с этим недостаточные изоляционные свойства, ограничивающие области применения материала.

Задачей заявляемой группы изобретений является получение высококачественного нетканого материала при максимальном использовании волокнистых отходов, обладающего высокой объемностью и упругостью, сокращение технологического процесса его производства и расширение областей его применения.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в нетканом материале, включающем волокнистую смесь, скрепленных между собой первичных синтетических волокон и коротковолокнистых отходов стрижки и вычесывания ворсовых полотен в качестве синтетических волокон волокнистая смесь содержит 5-65 мас.% бикомпонентных волокон, один из компонентов которых представляет собой связующий полимер с температурой плавления ниже температуры плавления другого полимерного компонента и ниже температуры размягчения указанных коротковолокнистых отходов, содержание которых в волокнистой смеси составляет 35-95 мас. %. При этом материал скреплен расплавленным связующим полимером бикомпонентных волокон и уплотнен за счет термопластичной деформации под действием сжатия.

Нетканый материал может быть выполнен многослойным и дополнительно содержать армирующий слой, расположенный с одной или обеих наружных сторон материала, или, по меньшей мере, между двумя слоями волокнистой смеси.

Согласно изобретению нетканый материал может дополнительно содержать покровный отделочный слой, расположенный с одной или обеих наружных сторон материала.

Предлагаемый способ изготовления нетканого материала, как и известный, включает приготовление волокнистой смеси первичных синтетических волокон и коротковолокнистых отходов стрижки и вычесывания ворсовых полотен, формирование волокнистого слоя из указанной смеси и скрепление материала. В отличие от известного способа в предлагаемом способе в качестве первичных синтетических волокон используют 5-65 мас.% бикомпонентных волокон, один из компонентов которых представляет собой связующий полимер с температурой плавления ниже температуры плавления другого компонента и ниже температуры размягчения указанных коротковолокнистых отходов, содержание которых в волокнистой смеси составляет 35-95 мас. %, волокнистый слой формируют с помощью аэродинамического устройства, а скрепление материала осуществляют посредством термической обработки, которую проводят при температуре плавления связующего полимера бикомпонентных волокон с одновременным уплотнением под действием сжатия и последующего охлаждения.

После аэродинамического формирования волокнистый слой можно укладывать в несколько сложений до требуемой поверхностной плотности.

На одну или обе наружные стороны аэродинамически сформированного волокнистого слоя или нескольких его сложений, или, по меньшей мере, между двумя аэродинамически сформированными волокнистыми слоями, или между двумя несколькими сложениями указанного слоя можно укладывать дополнительный армирующий слой.

После аэродинамического формирования волокнистого слоя или после его укладки в несколько сложений с одной или обеих наружных сторон волокнистого слоя или его нескольких сложений укладывают дополнительный покровный отделочный слой.

Сущность изобретения поясняется фиг.1-4, где на фиг.1 схематически представлена структура однослойного нетканого материала согласно изобретению;
на фиг.2 - структура многослойного материала с армирующим слоем;
на фиг.3 - структура с армирующим и покровным отделочным слоем;
на фиг.4 - структура с покровным отделочным слоем, расположенным поверх армирующего.

Как представлено на фиг.1, нетканый материал включает волокнистую смесь, содержащую первичные синтетические бикомпонентные волокна 7 и коротковолокнистые отходы 2 стрижки и вычесывания ворсовых полотен. Волокна 1 и 2 скреплены между собой в местах взаимного пересечения расплавленным связующим полимером 3 бикомпонентных волокон 1, который располагается преимущественно точечно.

В качестве бикомпонентных волокон 1, например, могут использоваться бикомпонентные волокна штапельной длины (с длиной резки 30-65 мм) типа "ядро-оболочка", у которых "оболочка" выполнена из связующего сополиэфирного полимера с температурой плавления более низкой, чем температура плавления "ядра", выполненного из полиэфирного полимера, и ниже температуры размягчения указанных коротковолокнистых отходов 2. Такие бикомпонентные волокна выпускаются, например, фирмой Wellmann. Inc. под коммерческим наименованием Wellbond. Могут также использоваться сополиамидные волокна этого типа фирмы Ems-Griltech под коммерческим наименованием Grilon или полиолефиновые волокна такого же типа "с оболочкой" из полиэтилена и "ядром" из полипропилена фирмы ES Fiber-Visions под одноименным коммерческим наименованием, а также аналогичные бикомпонентные волокна типа "бок о бок".

Коротковолокнистые отходы стрижки и вычесывания ворсовых полотен представляют собой смеси волокон длиной от 1 до 25 мм, преимущественно содержащие смесь волокон длиной от 5 до 15 мм. Такие отходы получают при стрижке и вычесывании тканого, трикотажного, нетканого искусственного меха, тканей для производства шерстяных и полушерстяных одеял, ковровых изделий и т.п. текстильных ворсовых полотен, а также натурального меха. Указанные отходы могут содержать волокна химического и/или натурального происхождения: полиамидные, полиакрилонитрильные, полиэфирные, вискозные, шерстяные и др. или преимущественно их смеси между собой в зависимости от вида волокнистого сырья, из которого изготовлены подвергаемые ворсованию полотна.

Представленный на фиг.2 нетканый материал выполнен многослойным. Он содержит армирующий слой 4, расположенный между двумя слоями волокнистой смеси из волокон 1 и 2 и термически скрепленный с ними расплавленным связующим полимером 3 бикомпонентных волокон 7. Армирующий слой 4 может также располагаться с одной или обеих наружных сторон материала (на фиг.2 не показано). В качестве армирующего слоя могут использоваться тканые, трикотажные и др. текстильные полотна, системы нитей, пленки.

Нетканый многослойный материал, представленный на фиг.3, содержит дополнительный покровный отделочный слой 5, расположенный с одной из наружных сторон материала, и армирующий слой 4, расположенный между двумя волокнистыми слоями. Все слои материала скреплены между собой термически расплавленным полимером 3 бикомпонентных волокон 1.

В качестве покровного отделочного слоя могут использоваться тканые, трикотажные, нетканые текстильные полотна с различной фактурой и отделкой поверхности, искусственная кожа, пленки. Покровный отделочный слой может располагаться с одной или обеих наружных сторон материала (на фиг.3 не показано). Покровный отделочный слой 5 может располагаться поверх армирующего слоя 4, выполненного в виде сетки или системы нитей, и скрепляться с волокнистой смесью подплавленным связующим полимером 3 бикомпонентных волокон 1, как это представлено на фиг.4.

Представленные на фиг. 1-4 материалы уплотнены за счет термопластичной деформации под действием сжатия.

Сущность изобретения поясняется также конкретными примерами 1-4 изготовления материала.

Пример 1. Для приготовления волокнистой смеси используют отходы стрижки и вычесывания трикотажного искусственного меха, представляющие собой смесь коротких, длиной 1-25 мм, преимущественно 5-15 мм полиамидных и полиакрилонитрильных волокон. 95 мас.% этих волокон тщательно смешивают с 5 мас.% бикомпонентных сополиэфирных волокон типа "ядро-оболочка" длиной 51 мм, линейной плотности 4,4 децитекс, с температурой плавления связующего полимера, из которого выполнена оболочка (140-145^oС), более низкой, чем температура плавления полимера "ядро" и чем температура размягчения полиамидных волокон смеси коротковолокнистых отходов.

С помощью аэродинамического устройства известного типа, например описанного в патенте РФ заявителя 2185466 по кл. D 01 G 25/00, опубл. 20.04.02, полученную волокнистую смесь разделяют до отдельных волокон и формируют из них волокнистый слой с поверхностной плотностью 175 г/м². Указанный волокнистый слой в зажатом между двумя транспортерами состоянии подвергают термической обработке в термокамере при температуре плавления "оболочки" бикомпонентного волокна. В результате такой обработки материал уплотняется. В разогретом состоянии материал калибруют между двумя валиками, после чего его охлаждают.

Благодаря тому, что расплавленный связующий полимер "оболочки" бикомпонентных волокон располагается точечно в местах пересечения волокон и высокому содержанию коротких волокон, которые в результате аэродинамического формирования волокнистого слоя в значительной мере располагаются в направлении его толщины, достигаются высокие показатели объемности и упругости материала. Полученный по примеру 1 нетканый материал имел объемную плотность 35,4 кг/м³ при толщине 5 мм. Материал испытывался на устойчивость к многократному сжатию, которая оценивается по показателю степени упругого восстановления толщины материала после 10 циклов 15-минутной нагрузки сжатия 5 кг и 15-минутного "отдыха" образца 10•10 см. Степень упругого восстановления материала по примеру 1 составила 73%.

Пример 2. Волокнистую смесь изготавливают как и по примеру 1, но при содержании 20 мас. % указанных бикомпонентных волокон и 80 мас.% отходов. После аэродинамического формирования полученный из этой смеси волокнистый слой поверхностной плотностью 80 г/м² с помощью механического холстоукладчика укладывают в 15 сложений до поверхностной плотности 1200 г/м².

Последующую обработку осуществляют по примеру 1.

Полученный нетканый материал имел объемную плотность 34,3 кг/м³ при толщине 35 мм. Степень упругого восстановления материала составила 77,2%.

Пример 3. Волокнистую смесь изготавливают при содержании бикомпонентных волокон указанного в примере 1 типа 50 мас.% и 50 мас.% отходов стрижки и вычесывания натуральной овчины в виде волокон длиной 5-25 мм, преимущественно 10-15 мм. После аэродинамического формирования волокнистого слоя поверхностной плотностью 70 г/м² с помощью механического холстоукладчика его укладывают в 12 сложений до поверхностной плотности 840 г/м². С обеих сторон волокнистого слоя этой поверхностной плотности укладывают покровный отделочный слой в виде марли. Полученный многослойный пакет подвергают термообработке, как по примеру 1.

Готовый нетканый материал имел объемную плотность 24 кг/м³ при толщине 35 мм. Степень его упругого восстановления составила 88%.

Пример 4. Волокнистую смесь изготавливают при содержании 65 мас.% бикомпонентных волокон и 35 мас.% отходов стрижки и вычесывания искусственного меха, указанных в примере 1. Из полученной смеси на аэродинамическом устройстве по патенту 2185466 формируют два волокнистых слоя поверхностной плотностью по 200 г/м² каждый. Между указанными слоями прокладывают армирующий слой в виде капроновой ткани с плотностью по утку и основе 20 нитей на 100 мм. Полученный многослойный пакет подвергают обработке, как и по примеру 1.

Готовый нетканый материал имел объемную плотность 25 кг/м³ при толщине 16 мм, степень упругого восстановления составила 90%.

В рамках заявленных притязаний возможны и другие исполнения предлагаемых материала и способа его изготовления. В частности, непосредственно в процессе термического скрепления материала он может подвергаться тиснению или формованию для получения изделий с различной фактурой поверхности или разнообразной формы, его объемная плотность может изменяться в зависимости от усилия сжатия. Таким образом можно получать нетканый материал различной структуры и свойств, что существенно расширяет области его применения.

Нетканый материал включает волокнистую смесь: 5-65 мас.% синтетических бикомпонентных волокон и 35-95 мас.% первичных коротковолокнистых отходов стрижки и вычесывания ворсовых полотен. Один из компонентов бикомпонентных волокон представляет собой связующий полимер с температурой плавления ниже температуры плавления другого компонента и температуры размягчения указанных отходов. Материал скреплен расплавленным связующим полимером бикомпонентных волокон и уплотнен за счет термопластичной деформации под действием сжатия. Материал может быть выполнен многослойным и включать армирующий и/или покровные отделочные слои. Способ изготовления материала включает приготовление указанной волокнистой смеси, аэродинамическое формирование из нее волокнистого слоя и скрепление посредством термической обработки. Последнюю осуществляют при температуре плавления связующего полимера бикомпонентных волокон с одновременным уплотнением под действием сжатия, после чего материал охлаждается. Предлагаемая группа изобретений позволяет получать высококачественные прокладочные, изоляционные, облицовочные материалы и изделия при максимальном использовании волокнистых отходов, обладающие высокой объемностью и упругостью, сократить технологический процесс производства и расширить области применения материала. 2 с. и 5 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Нетканый материал, включающий волокнистую смесь, содержащую скрепленные между собой первичные синтетические волокна и коротковолокнистые отходы стрижки и вычесывания ворсовых полотен, отличающийся тем, что в качестве первичных синтетических волокон волокнистая смесь содержит 5-65 мас.% бикомпонентных волокон, один из компонентов которых представляет собой связующий полимер с температурой плавления ниже температуры плавления другого полимерного компонента и температуры размягчения указанных отходов, содержание которых в волокнистой смеси составляет 35-95 мас.%, причем материал скреплен расплавленным связующим полимером бикомпонентных волокон и уплотнен за счет термопластичной деформации под действием сжатия.2. Нетканый материал по п.1, отличающийся тем, что он выполнен многослойным и дополнительно содержит армирующий слой, расположенный с одной или обеих наружных сторон материала или по меньшей мере между двумя слоями волокнистой смеси.3. Нетканый материал по п.1 или 2, отличающийся тем, что он дополнительно содержит покровный отделочный слой, расположенный с одной или с обеих наружных сторон материала.4. Способ изготовления нетканого материала, включающий приготовление волокнистой смеси первичных синтетических волокон и коротко-волокнистых отходов стрижки и вычесывания ворсовых полотен, формирование из полученной смеси волокнистого слоя и скрепление материала, отличающийся тем, что для приготовления волокнистой смеси в качестве первичных синтетических волокон используют 5-65 мас.% бикомпонентных волокон, один из компонентов которых представляет собой связующий полимер с температурой плавления ниже температуры плавления другого компонента и температуры размягчения указанных отходов, содержание которых составляет 35-95 мас.%, волокнистый слой формируют с помощью аэродинамического устройства, а скрепление материала осуществляют посредством его термической обработки, которую проводят при температуре плавления связующего полимера бикомпонентных волокон с одновременным уплотнением под действием сжатия, и последующего его охлаждения.5. Способ по п.4, отличающийся тем, что после аэродинамического формирования волокнистый слой укладывают в несколько сложений до требуемой поверхностной плотности.6. Способ по п.4 или 5, отличающийся тем, что на одну или обе наружные стороны аэродинамически сформированного волокнистого слоя или нескольких его сложений, или, по меньшей мере, между двумя аэродинамически сформированными волокнистыми слоями, или между двумя несколькими сложениями указанного слоя укладывают дополнительный армирующий слой.7. Способ по одному из пп.4-6, отличающийся тем, что после аэродинамического формирования волокнистого слоя или после его укладки в несколько сложений с одной или обеих наружных сторон материала укладывают дополнительный покровный отделочный слой.