НЕТКАНЫЙ ВОЛОКНИСТЫЙ МАТЕРИАЛ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2006 года по МПК D04H1/46 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к нетканым волокнистым материалам из смеси синтетических термопластичных волокон. Изобретение может быть использовано в производстве изделий сложной конфигурации, например при изготовлении облицовочных цельноформованных деталей интерьера транспортных средств (обивка потолков, обивка стен, дверей и др.).

Уровень техники

Известен нетканый волокнистый материал, состоящий из смеси термопластичных волокон - полиэфирных, полиамидных или поливинилхлоридных волокон и неплавких натуральных волокон - шерсть или сфагновый мох [Патент RU 2118416, D 04 Н 1/46, 27.08.1998]. Полиэфирное волокно составляет 5-40 мас.%, полиамидное или поливинилхлоридное волокно составляет 5- 30 мас.%, шерстяное волокно составляет 1-20 мас.%, остальное сфагновый мох.

Недостаток известного нетканого материала - низкая шумопоглощающая способность.

Известен нетканый волокнистый материал, состоящий из соединенных между собой иглопрокалыванием волокнистых слоев, содержащих полиэфирные волокна. Нетканый волокнистый материал содержит полиэфирные волокна линейной плотности 0,33-0,44 текс, длиной резки не менее 65-90 мм в количестве не менее 50% от массы материала [Патент RU 2215836 "Нетканый волокнистый материал", D 04 Н 01/46, опублик. 2003.11.10].

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по большинству сходных существенных признаков является нетканый волокнистый материал для обувной стельки, описанный в патенте РФ (RU 2220241, D 04 Н 1/54, 27.12.2003). Нетканый материал, скрепленный иглопрокалыванием, выполнен из волокнистой смеси, включающей бикомпонентные полифирные волокна типа "ядро-оболочка", полимер оболочки которых имеет температуру плавления существенно более низкую, чем у полимера "ядра", 25-40 мас.% абсорбирующих волокон на 90-100% представляющих собой льняные волокна и полипропиленовые или полиамидные волокна в количестве 30-55 мас.%. Содержание бикомпонентных полиэфирных волокон типа "ядро-оболочка" составляет 20-30 мас.%. Материал дополнительно скреплен подплавленным полимером "оболочки" полиэфирных бикомпонентных волокон, а поверхностная плотность материала находится в пределах 550-750 г/м².

Недостаток известного состава нетканого материала - низкая формоустойчивость получаемых их него объемных изделий и недопустимо малое значение реверберационного коэффициента шумопоглощения в диапазоне частот 1-8 МГц.

Сущность изобретения

Техническая задача, на решение которой направлено данное изобретение, - получение нетканого материала с высокими эксплуатационными свойствами: теплоизолирующими и шумопоглощающими в диапазоне частот 1-8 МГц, при одновременном обеспечении необходимой формоустойчивости деталей при эксплуатации в условиях действия знакопеременных температурных нагрузок.

Поставленная задача решается тем, что нетканый волокнистый материал, представляющий собой иглопробивное полотно, выполнен из смеси тугоплавких и различных легкоплавких волокон, основным из которых является бикомпонентное полиэфирное волокно типа "ядро-оболочка", полимер оболочки которого имеет температуру плавления существенно более низкую, чем полимер "ядра", согласно изобретению, в качестве легкоплавкого волокна использовано штапельное бикомпонентное полиэфирное волокно типа "ядро-оболочка" толщиной 0,4÷1,0 текс и длиной 50÷90 мм с температурой плавления полимера "оболочки" 105÷115°С или смесь штапельного полипропиленового волокна толщиной 0,6÷1,7 текс и длиной 50÷90 мм с температурой плавления 150÷160°С с штапельным бикомпонентным полиэфирным волокном типа "ядро-оболочка" толщиной 0,4÷1,0 текс и длиной 50÷90 мм с температурой плавления полимера "оболочки" 105÷115°С, а в качестве тугоплавкого волокна использовано штапельное полиэфирное волокно толщиной 0,3÷1,7 текс и длиной 60÷90 мм с температурой плавления 240÷260°С.

При этом соотношение волокон в смеси составляет (мас.%):

штапельное бикомпонентное полиэфирное волокно типа "ядро-оболочка"30÷70штапельное полипропиленовое волокно0÷20штапельное полиэфирное волокноостальное до 100

Полипропиленовое или полиэфирное волокно, входящее в состав нетканого материала, могут дополнительно содержать технический углерод в количестве 3-10 мас.%.

Формоустойчивость конструкции изделий из предлагаемого нетканого материала обеспечивается применением вышеуказанных легкоплавких волокон, которые в процессе нагрева и формовании расплавляются и сшивают (скрепляют) композитный материал.

Высокие шумопоглащающие свойства изделий из предлагаемого нетканого материала обеспечивает полиэфирное волокно, которое не плавится в процессе термоформования и сохраняет воздушные зазоры в структуре композитного материала оптимального (с точки зрения поглощения шума в диапазоне указанных выше частот) размера и конфигурации.

Поставленная техническая задача может быть решена при одновременном выполнении всех условий определенных существенными признаками предложения. При включении в состав нетканого материала штапельных волокон меньшей толщины и длины снижается формоустойчивость крупногабаритных объемных каркасных изделий, получаемых из нетканого материала методом прессования. При включении в состав нетканого материала штапельных волокон большей толщины и длины снижается коэффициент шумопоглощения в диапазоне частот шума автомобильной техники.

При включении в состав нетканого материала штапельного полиэфирного волокна типа "ядро-оболочка" с волокна температурой плавления "оболочки" меньше 105°С и полипропиленового волокна с температурой плавления меньше 150°С снижается коэффициент теплозащиты изделий из нетканого материала.

При включении в состав нетканого материала штапельного полиэфирного волокна типа "ядро-оболочка" с волокна температурой плавления "оболочки" более 115°С и полипропиленового волокна с температурой плавления более 160°С ухудшается формуемость крупногабаритных объемных каркасных изделий, получаемых из нетканого материала.

При снижении содержания в нетканом материале штапельного бикомпонентного полиэфирного волокна типа "ядро-оболочка" менее 30 мас.% ухудшается формуемость материала.

При увеличении содержания в нетканом материале штапельного бикомпонентного полиэфирного волокна типа "ядро-оболочка" более 70 мас.% при сохранении основных свойств возрастает себестоимость материала.

При снижении содержания в нетканом материале штапельного полипропиленового волокна менее 5 мас.%. ухудшается формоустойчивость изделий.

При увеличении содержания в нетканом материале штапельного полипропиленового волокна более 20 мас.% ухудшаются шумопоглощающие характеристики изделий.

Таким образом использование штапельного полипропиленового волокна в пределах 5÷20 мас.% позволяет достигать положительных, результатов. Результат максимален при использовании штапельного полипропиленового волокна в пределах 10÷15 мас.%.

Положительный эффект от использования предложения наблюдается также при отсутствии штапельного полипропиленового волокна в смеси волокон, но использовании качестве легкоплавкого волокна штапельного бикомпонентного полиэфирного волокна типа "ядро-оболочка" с заявленными характеристиками.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения

Пример 1. Нетканый материал, предназначенный для получения методом термопрессования крупногабаритных декоративных элементов интерьера транспортных средств состоит из смеси штапельных волокон следующего состава (мас.%):

бикомпонентное двухслойное легкоплавкое полиэфирное волокно - 50;

полипропиленовое волокно (черное) - 10;

полиэфирное волокно - 40.

Длина и толщина штапельных волокон составляет:

бикомпонентное двухслойное легкоплавкое полиэфирное волокно - 51 мм/0,44 текс;

полипропиленовое волокно - 66 мм/0,68 текс;

полиэфирное волокно - 66 мм/0,33 текс.

Полипропиленовое волокно окрашено в черный цвет. Массовая доля технического углерода в волокне 5 мас.%.

Формирование и скрепление структуры декоративного полотна осуществляют на иглопробивном агрегате. Поверхностная плотность (развес) 1000÷1200 г/м². Плотность прокалывания - 100 см^-1, глубина прокалывания волокнистого холста 8 мм.

Из полотна готового нетканого материала вырезают образцы - заготовки для прессования.

Отпрессованные из материала состава по примеру 1 крупногабаритные изделия помещают в шаблон, имеющий заданные габаритные размеры и форму. Проверяют стабильность формы и габаритных размеров сразу после формования и охлаждения. Отклонения в размерах и максимальные "отклонения" от формы шаблона заносят в таблицу 1.

Пример 2. Нетканый материал, предназначенный для получения методом термопрессования крупногабаритных декоративных элементов интерьера транспортных средств состоит из смеси штапельных волокон следующего состава (мас.%):

бикомпонентное двухслойное легкоплавкое полиэфирное волокно - 50;

полиэфирное волокно(черное) - 35;

полипропиленовое волокно(белое) - 15.

Длина и толщина штапельных волокон составляет:

бикомпонентное двухслойное легкоплавкое полиэфирное волокно - 51 мм/0,44текс;

полиэфирное волокно - 66 мм/0,33 текс;

полипропиленовое волокно - 66 мм/0,68 текс.

Часть полиэфирного волокна окрашена в черный цвет. Массовая доля технического углерода в волокне 5 мас.%.

Отпрессованные из материала состава по примеру 2 крупномасштабные изделия помещают в шаблон, имеющий заданные габаритные размеры и форму. Проверяют стабильность формы и габаритных размеров сразу после формования и охлаждения. Отклонения в размерах и максимальные "отклонения" от формы шаблона заносят в таблицу 1.

Примеры 3-5. Нетканый материал, предназначенный для получения методом термопрессования крупногабаритных декоративных элементов интерьера транспортных средств, состоит из смеси штапельных волокон следующего состава (мас.%):

бикомпонентное двухслойное легкоплавкое полиэфирное

волокно - 30÷70;

полиэфирное волокно(белое) - 20÷60;

полиэфирное волокно(черное) - 10÷15.

Длина и толщина штапельных волокон составляет:

бикомпонентное двухслойное легкоплавкое полиэфирное волокно - 51 мм/0,44 текс;

полиэфирное волокно - 66 мм/0,33÷1,7 текс.

Часть полиэфирного волокна окрашена в черный цвет. Массовая доля технического углерода в волокне 5 мас.%.

Отпрессованные из материала состава по примерам 3-5 крупногабаритные изделия помещают в шаблон, имеющий заданные габаритные размеры и форму. Проверяют стабильность формы и габаритных размеров сразу после формования и охлаждения. Отклонения в размерах и максимальные "отклонения" от формы шаблона заносят в таблицу 1.

Для сравнения испытывали в аналогичных условиях известный нетканый материал, полученный по патенту РФ (RU 2220241, D 04 Н 1/54, 27.12.2003).

Таблица 1.ПоказателиНомер примера (образца материала) Известный материал12345Состав композиции, %      Бикомпонентное полиэфирное волокно 5050503070Полиэфирное волокно 4035 (черное)35 (белое) 15 (черное)60 (белое) 10 (черное)20 (белое) 10 (черное)Полипропиленовое волокно 10 (черное)15 (белое)-- Развес, г/кв.м1010±101100-12001100-12001100-12001100-12001100-1200Результат испытаний. Отклонение от формы, мм721323Стрела прогиба, мм (120°С - 1 час)150491510013097Теплостойкость (95°М - 6 часов) не допускаются изменения внешнего вида++++++Стойкость к знакопеременным температурным нагрузкам:++++++Реверберационный коэффициентфактфактфактфактфактфактшумопоглощения. Частота(требуется):      500 Гц = 30%3635363733441000 Гц = 60%4760606061612000 Гц = 80%5183828484724000 Гц = 90%56108108109109898000 Гц = 100%6511811711811898Результат-++++±Коэффициент теплопроводности, ккал/м.ч °С0,0350,0310,0320,0320,0310,031

Источники информации

1. Патент РФ - RU 2118416 "Нетканый волокнистый материал", МПК D 04 H 01/46, (опублик. 2004).

2. Патент РФ - RU 1805152, "Нетканый волокнистый материал", МПК D 04 Н 13/00, (опублик. 1991 г.)

3. Патент РФ - RU 2215836 "Нетканый волокнистый материал", МПК D 04 Н 01/46, опублик. 2003.11.10.

4. Патент РФ - RU 2220241, D 04 Н 1/54, 27.12.2003, "Нетканый материал", (опублик. 2003.06.27) - прототип.

Изобретение относится к текстильной промышленности и представляет собой варианты нетканого волокнистого материала, представляющего собой иглопробивное полотно. Материал выполнен из смеси тугоплавких и различных легкоплавких волокон, основным из которых является бикомпонентное полиэфирное волокно типа "ядро-оболочка". Полимер "оболочки" имеет температуру плавления существенно более низкую, чем полимер "ядра". Согласно изобретению по первому варианту в качестве легкоплавкого волокна использовано штапельное бикомпонентное полиэфирное волокно типа "ядро-оболочка" толщиной 0,4÷1,0 текс и длиной 50÷90 мм с температурой плавления полимера "оболочки" 105÷115°С. В качестве тугоплавкого волокна использовано штапельное полиэфирное волокно толщиной 0,3÷1,7 текс и длиной 60÷90 мм с температурой плавления 240-260°С. Соотношение волокон в смеси составляет, мас.%: штапельное бикомпонентное полиэфирное волокно типа "ядро-оболочка" 30÷70; штапельное полиэфирное волокно - остальное до 100. Второй вариант нетканого материала дополнительно содержит вспомогательное штапельное полипропиленовое волокно толщиной 0,6÷1,7 текс и длиной 50÷90 мм с температурой плавления 150÷160°С, при этом соотношение волокон в смеси составляет, мас.%: штапельное бикомпонентное полиэфирное волокно типа "ядро-оболочка" 30÷70; штапельное полипропиленовое волокно 5÷20; штапельное полиэфирное волокно - остальное до 100. Технический результат - получение высоких эксплуатационных свойств при обеспечении формоустойчивости деталей в условиях знакопеременных температурных нагрузок. 2 н.п. ф-лы, 1 табл.

1. Нетканый волокнистый материал, представляющий собой иглопробивное полотно и выполненный из смеси тугоплавких и различных легкоплавких волокон, основным из которых является бикомпонентное полиэфирное волокно типа "ядро-оболочка", полимер "оболочки" которого имеет температуру плавления существенно более низкую, чем полимер "ядра", отличающийся тем, что в качестве легкоплавкого волокна использовано штапельное бикомпонентное полиэфирное волокно типа "ядро-оболочка" толщиной 0,4÷1,0 текс и длиной 50÷90 мм с температурой плавления полимера "оболочки" 105÷115°С, а в качестве тугоплавкого волокна использовано штапельное полиэфирное волокно толщиной 0,3÷1,7 текс и длиной 60÷90 мм с температурой плавления 240÷260°С, при этом соотношение волокон в смеси составляет, мас.%:

Штапельное бикомпонентное полиэфирное волокно типа "ядро-оболочка"30÷70Штапельное полиэфирное волокноОстальное до 100

Штапельное бикомпонентное полиэфирное волокно типа "ядро-оболочка"30÷70Штапельное полипропиленовое волокно5÷20Штапельное полиэфирное волокноОстальное до 100