КОМПОЗИЦИОННЫЙ ТЕКСТИЛЬНЫЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ СПЕЦОДЕЖДЫ И ИЗДЕЛИЙ ТЕХНИЧЕСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ Российский патент 2012 года по МПК A41D31/02 

Предлагаемое изобретение относится к дублированным материалам на текстильной основе, в частности к композиционному текстильному материалу, составленному из двух слоев (компонентов) тканых или трикотажных полотен, соединенных клеевым способом, и может быть использовано в качестве основного материала или накладных деталей в производстве огнезащитной спецодежды (сварщика, металлурга и т.п.) и изделий технического назначения (палаток, тентов и т.п.).

Известен композиционный материал, используемый при изготовлении одежды, состоящий из ткани или трикотажного полотна с синтетическими упругими уточными нитями, представляющими собой мононити диаметром 0,05-0,40 мм, комплексные нити 400-2000 дтекс, или их сочетание с моноволокнами и второй слой - нетканое полотно. Ткань или трикотаж приклеиваются методом каширования к нетканому полотну с одной или обеих сторон - снизу и сверху. Композиционный материал может быть использован в качестве прокладочного материала при изготовлении одежды. (Пат.2198971 RU, МПК D04H 13/00, A41D 27/06. Композиционный материал, способ его получения / Швекутш Зигфрид. - заявка №99107014/12; Заявлено 09.09.97; Опубл. 20.02.2003). (Аналог). Недостатком данного композиционного материала является то, что он относится к легковоспламеняемым материалам и не выдерживает эксплуатации в условиях повышенных температур и брызг расплава металла.

Известен композиционный материал, используемый при изготовлении одежды, который состоит из ткани верха, в качестве которой используется джинса - саржевого или габардин-полотняного переплетения, и нижнего слоя - трикотажного клеевого прокладочного материала (арт.4-С216/4), которые соединены клеевой технологией - дублированием сополиамидным клеевым составом. Перед дублированием пакет материалов обрабатывают плазмой высокочастотного емкостного разряда пониженного давления. Композиционный материал характеризуется высокой прочностью клеевого соединения слоев материалов. (Разработка нового композиционного материала с использованием высокочастотной плазмы ВЧЕ-разряда / И.Ш.Абдуллин, В.В.Хамматова, Е.В.Кумпан // http://elibrary.ru/download/18538796/pdf). (Аналог). Недостатком данного композиционного материала является то, что он обладает низкими огнезащитными свойствами и не выдерживает эксплуатации в условиях повышенных температур и брызг расплава металла.

Известен композиционный текстильный материал, включающий два слоя текстильных полотен, соединенных между собой третьим клеевым слоем, один из которых обеспечивает сорбционные и теплозащитные свойства и выполнен из трикотажного полотна поверхностной плотности 380 г/м², которое получают на кругловязальной машине «Мультиколор» 18 кл. комбинированным переплетением на базе переплетения ластик из пряжи 31,2 текс × 2 на основе штапельного модифицированного поликапроамидного волокна мегалон (ТУ-40-461-806-04-84), а второй верхний слой обеспечивает огнезащитные свойства композиционного текстильного материала и образован нетканым полотном. Нетканое полотно содержит смесь волокон шерстяного и модифицированного на основе привитого сополимера поликапроамида с полиглицидилметакрилатом, фосфорилированного 1-оксиэтилидендифосфоновой кислотой. Соотношение модифицированного поликапроамидного и шерстяного волокон по массе 1:(0,15-0,25). Поверхностная плотность нетканого полотна 500-520 г/м². Третий слой представляет собой полимерный клей БНК-40/4 (ТУ 38.103-81), скрепляющий (склеивающий) методом точечного скрепления первые два слоя композиционного текстильного материала.

Композиционный материал (прототип) предназначен для изготовления спецодежды, используемой для зашиты от искр, от контакта с окружающей средой и поверхностями повышенной температуры. Материал обладает высокой прочностью при разрыве по основе 224-227 ДаН и утку 231-234 ДаН, капиллярностью 209-214 мм/ч, стойкостью к прожиганию 90-94%, суммарным тепловым сопротивлением 0,149-0,154 (м^2·°С/Вт). (Пат.№2168415 RU)

Недостатком данного композиционного текстильного материала является высокая поверхностная плотность более 900 г/м², что вызывает быструю утомляемость человека при эксплуатации спецодежды. Ворсистая структура нетканого полотна характеризуется высоким коэффициентом тангенциального сопротивления (трения) и не обеспечивает легкое удаление брызг расплава металла с поверхности спецодежды, что значительно снижает ее огнезащитную функцию. Кроме того, полотна композиционного текстильного материала выполнены из дорогостоящего модифицированного волокна, выпускаемого в ограниченном объеме, что значительно удорожает спецодежду.

Задачей изобретения является разработка композиционных текстильных материалов с улучшенными эксплуатационными свойствами в сочетании с комфортностью и низкой стоимостью.

Для достижения данного технического результата композиционный текстильный материал для спецодежды и изделий технического назначения, включающий огнезащитное текстильное полотно верхнего слоя, сорбционное теплозащитное текстильное полотно нижнего слоя - ткань из химических волокон или из натуральных волокон или полотно трикотажа и скрепляющий промежуточный слой полимерного клея. В качестве верхнего слоя содержит базальтовую ткань поверхностной плотности 210-225 г/м, а промежуточный слой выполнен путем горячего прессования под давлением твердого полимерного клея одновременно с верхним и нижним слоями текстильных полотен.

Способ получения композиционного текстильного материала осуществляют следующим образом: в качестве первого огнезащитного - верхнего слоя, используется базальтовая ткань арт.БТ-8 поверхностной плотности 210 г/м², полотняного переплетения, из базальтовых нитей линейной плотности 36 текс или базальтовая ткань арт.БТ-10, поверхностной плотности 225 г/м², сатинового переплетения, из базальтовых нитей линейной плотности 36 текс (производство г.Судогда), которая обладает высокой огнестойкостью и выдерживает без изменения свойств 600-700°С, низкой загрязняемостью и высокой инертностью к маслам, жирам и другим веществам, низким коэффициентом теплопроводности 0,032-0,035 ккал/м·ч·°С. В качестве второго - сорбционного и теплозащитного нижнего слоя (изнаночной стороны) композиционного текстильного материала используется хлопчатобумажная фланель арт.1630 с двухсторонним ворсом, поверхностной плотности 240 г/м², или трикотажное полотно «Поларфлис» арт.DTY-240 из 100% полиакрилонитрильных (ПАН) волокон, поверхностной плотности 240 г/м² с двухсторонним ворсом или хлопчатобумажная бязь арт.212, поверхностной плотности 100 г/м², полотняного переплетения. В качестве третьего - соединяющего первые два слоя, использовали полимерную клеевую сетку, паутинку или порошок из сополиамида - «Платамид» марки Н005РА с температурой плавления 120-125°С (производитель Германия), или полиэтилена с температурой плавления 110-115°С, или акрилового сополимера АК-218 с температурой плавления 125-130°С. Процесс склеивания слоев производится на прессе проходного типа фирмы OSHIMA (Япония) при следующих технологических параметрах: температура прессующей поверхности 140-155°С, давление 0,045 МПа, продолжительность воздействия 15-20 с.

Недостаток базальтовых тканей - низкий коэффициент тангенциального сопротивления 0,25-0,32, который придает ткани высокую осыпаемость, нестабильность, перекос структуры и смещение нитей основы и утка, что не позволяет использовать ее в производстве одежды. Этот недостаток полностью устраняется при дублировании, склеивании (соединении) базальтовой ткани с другим текстильным полотном, тканым, нетканым или трикотажным. Использование базальтовой ткани в качестве одного из слоев в производстве композиционных текстильных материалов является существенным признаком, так как в литературе отсутствуют данные об использовании базальтовых тканей для этих целей, то существенный признак является отличительным.

Композиционные текстильные материалы имели следующий состав:

Образец №1 - Базальтовая ткань арт.БТ-8 и трикотажное полотно Поларфлис»

арт.DTY-240;

Образец №2 - Базальтовая ткань арт.БТ-10 и трикотажное полотно Поларфлис»

арт.DTY-240;

Образец №3 - Базальтовая ткань арт.БТ-11 и трикотажное полотно Поларфлис»

арт.DTY-240;

Образец №4 - Базальтовая ткань арт.БТ-5 и трикотажное полотно Поларфлис»

арт.DTY-240;

Образец №5 - Базальтовая ткань арт.БТ-8 и хлопчатобумажная фланель

арт.1630;

Образец №6 - Базальтовая ткань арт.БТ-10 и хлопчатобумажная фланель

арт.1630;

Образец №7 - Базальтовая ткань арт.БТ-11 и хлопчатобумажная фланель

арт.1630;

Образец №8 - Базальтовая ткань арт.БТ-5 и хлопчатобумажная фланель

арт.1630;

Образец №9 - Базальтовая ткань арт.БТ-8 и хлопчатобумажная бязь арт.212;

Образец №10 - Базальтовая ткань арт.БТ-10 и хлопчатобумажная бязь арт.212;

Образец №11 - Базальтовая ткань арт.БТ-11 и хлопчатобумажная бязь арт.212;

Образец №12 - Базальтовая ткань арт.БТ-5 и хлопчатобумажная бязь арт.212.

Полученные композиционные текстильные материалы испытывали по стандартным методикам. Поверхностную плотность определяли по ГОСТ 3811-72. Суммарное тепловое сопротивление измеряли на приборе ПТС-225 по ГОСТ 20489-75. Жесткость при изгибе определяли на приборе ПЖУ-12 по ГОСТ 10550-75. Осыпаемость нитей на приборе ПООТ по ГОСТ 3814-81. Устойчивость к истиранию по плоскости - по ГОСТ 15967-70. Прочность при разрыве композиционных текстильных материалов определяли по ГОСТ 3813-72. Прочность на расслаивание клеевого соединения по ГОСТ 28966.1-91. Показатели горючести определяли - стойкости к прожиганию по ГОСТ 12.4.184-97, определение кислородного индекса по ГОСТ 12.1.044-84, испытание материала при воздействии брызг расплавленного металла - ГОСТ Р 12.4.237-2007, испытания на воспламеняемость - ГОСТ Р 50810-95.

Результаты испытаний представлены в таблице 1.

Как видно из таблицы 1, разработанные композиционные текстильные материалы (образцы 1, 2, 5, 6, 9 и 10), состоящие из базальтовой ткани арт.БТ-8 или арт.БТ-10 - в качестве верхнего слоя и трикотажного полотна «Поларфлис» арт.DTY-240, или хлопчатобумажной фланели арт.1630, или хлопчатобумажной бязи арт.212 - в качестве нижнего слоя, обладают высокими эксплуатационными свойствами и устойчивостью к температурам. Разрывная нагрузка в 3-5 раз превышает нормативные требования. Жесткость при изгибе КТМ в зависимости от структуры и поверхностной плотности исходных слоев изменяется от 7,8-10,6 сН, что соответствует нормативным требования. Прочность при расслаивании клеевого соединения слоев композиционного текстильного материала на всех образцах высокая и составляет 8,5-9,2 Н/см, что в 2,5-3 раза превышает нормативные требования не менее 3 Н/см. Устойчивость к истиранию по плоскости 7017-8341 цикл, что в 4 раза выше, чем у исходной с базальтовой тканью БТ-8 и БТ-10, и в 2 раза превышает нормативные требования, предъявляемые к материалам для спецодежды (ГОСТ 12.4.045-87). Осыпаемость композиционного текстильного материала равна нулю, в то время как осыпаемость тканей БТ-8 и БТ-10 составила 6,1 и 6,5 мм соответственно. Нити в структуре композиционного текстильного материала не смещаются. Композиционный текстильный материал обладает хорошими гигиеническими и теплозащитными свойствами, за счет хорошей сорбционной способности и пористости структуры нижнего слоя. Композиционный материал при кислородном индексе 65% не загорается и не изменяет внешнего вида, устойчив к воспламенению при действии источника зажигания до 35 кВт/м², что относит композиционный текстильный материал по воспламеняемости к материалам группы В2. Стойкость к прожиганию составляет 100%. Инертная поверхность базальтовых волокон и низкий (0,25-0,32) коэффициент тангенциального сопротивления тканей обеспечивают легкое удаление капель расплава металла с поверхности композиционного текстильного материала и спецодежды. Базальтовые ткани выпускаются несколькими промышленными предприятиями России и имеют невысокую стоимость. При пошиве одежды композиционный текстильный материал затруднений не вызывают.

Увеличение поверхностной плотности базальтовой ткани арт.БТ-11 (образцы 3, 7 и 11) приводит к значительному повышению жесткости композиционного текстильного материала, что допустимо не на всех участках одежды и затрудняет швейный процесс изготовления одежды.

Уменьшение поверхностной плотности базальтовой ткани арт.БТ-5 (образцы 4, 8 и 12) приводит к снижению защитных функций и эксплуатационных свойств материала. Устойчивость этих композиционных текстильных материалов к прожиганию и кислородный индекс, а также прочность при разрыве и устойчивость к истиранию по плоскости снижаются.

Увеличение поверхностной плотности нижнего слоя до 380 г/м² (образцы 13 и 14) не оказывает существенного влияния на огнезащитные свойства композиционного текстильного материала, но повышают его жесткость.

Таким образом, по всем показателям свойств разработанные композиционные текстильные материалы (Образцы 1, 2, 5 и 6) можно рекомендовать для изготовления утепленной спецодежды сварщиков, металлургов и других профессий, работающих в условиях повышенных температур и брызг расплава металла.

Композиционные текстильные материалы (Образцы 9 и 10) рекомендуются для изготовления спецодежды, эксплуатируемой в летний период, а также в качестве накладных деталей в производстве спецодежды из традиционных огнезащищенных материалов, с целью повышения ее надежности. Для повышения надежности и долговечности спецодежды сварщика, предлагается накладные детали на передних и задних частях брюк, полочках, спинке и рукавах выполнять из разработанного базальтового композиционного текстильного материала.

Таблица 1 Свойства композиционных текстильных материалов № образца Показатели свойств композиционного текстильного материала M_S, г/м² R_cyм, м²·°С/Вт Р_р, даН, по длине по ширине СПр, % КИ, % h, мм/ч Истирание, циклы В, сН Образец №1 0,152 230/225 100 65 204 7240 8,9 Образец №2 0,155 238/226 100 65 202 7447 9,1 Образец №3 0,155 240/226 100 65 203 5140 21,3 Образец №4 0,153 100/102 88 40 201 3980 7,6 Образец №5 0,144 235/232 100 65 218 8009 10,0 Образец №6 0,147 237/229 100 65 225 8341 10,6 Образец №7 0,148 232/227 100 65 221 5214 25,9 Образец №8 0,142 104/109 82 41 220 3900 9,9 Образец №9 0,130 145/115 100 65 210 7017 7,8 Образец №10 0,132 149/121 100 65 212 7102 8,2 Образец №11 0,133 151/123 100 65 211 4478 19,8 Образец №12 0,128 94/84 87 40 209 3100 8,4 Образец №13 0,157 233/226 100 65 209 7240 12,9 Образец №14 0,159 240/227 100 65 208 7447 13,1 Прототип 0,145-0,154 90-94 - - - Примечания: M_S - поверхностная плотность; R_сум - суммарное тепловое сопротивление; Р_р - разрывная нагрузка; СПр - стойкость к прожиганию; КИ - кислородный индекс; h - капиллярность; истирание - стойкость к истиранию по плоскости; В - жесткость при изгибе.

Композиционный текстильный материал для спецодежды и изделий технического назначения включает огнезащитное текстильное полотно верхнего слоя, сорбционное теплозащитное текстильное полотно нижнего слоя и скрепляющий промежуточный слой полимерного клея. В качестве верхнего слоя материал содержит базальтовую ткань поверхностной плотности 210-225 г/м². Промежуточный слой выполнен путем горячего прессования под давлением твердого полимерного клея одновременно с верхним и нижним слоями текстильных полотен. Изобретение обеспечивает улучшенные эксплуатационные свойства и низкую стоимость производства. 3 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Композиционный текстильный материал для спецодежды и изделий технического назначения, включающий огнезащитное текстильное полотно верхнего слоя, сорбционное теплозащитное текстильное полотно нижнего слоя и скрепляющий промежуточный слой полимерного клея, отличающийся тем, что в качестве верхнего слоя содержит базальтовую ткань поверхностной плотности 210-225 г/м², а промежуточный слой выполнен путем горячего прессования под давлением твердого полимерного клея одновременно с верхним и нижним слоями текстильных полотен.

2. Композиционный текстильный материал для спецодежды и изделий технического назначения по п.1, отличающийся тем, что в качестве нижнего слоя содержит ткань из химических волокон.

3. Композиционный текстильный материал для спецодежды и изделий технического назначения по п.1, отличающийся тем, что в качестве нижнего слоя содержит ткань из натуральных волокон.

4. Композиционный текстильный материал для спецодежды и изделий технического назначения по п.1, отличающийся тем, что в качестве нижнего слоя содержит полотно трикотажа.