МНОГОСЛОЙНЫЙ КОМБИНИРОВАННЫЙ МАТЕРИАЛ Российский патент 2013 года по МПК B32B27/12 B32B27/40 C09D175/04 

Предлагаемое изобретение относится к легкой промышленности, техническое решение изобретения направлено на разработку многослойного комбинированного материала для одежды различного функционального назначения.

Производство современных многослойных материалов связано с различными комбинациями текстильных полотен с полимерными материалами (холсты из скрепленных полимерных волокон, пленки, закрытоячеистые вспененные материалы и др.).

В патентах РФ №№20004169, 2004170, 20004171 холст из скрепленных между собой волокон полимера «Синтепон» арт. 935568 используют как объемный утеплитель, расположенный между двумя текстильными полотнами. Данные технические решения позволили улучшить упругоэластические свойства изделий и повысить их формоустойчивость. В указанных технических решениях отсутствуют показатели гигиенических и теплофизических свойств готовых материалов.

В патенте РФ №2106100 описано техническое решение по созданию пакета материалов для утепленного белья, включающее верхний и нижний слои из текстильный материалов, имеющих ворсистую поверхность (или ворсованных с двух сторон), расположенную внутри пакета, и промежуточный слой из оленьей шерсти с поверхностной плотностью 120 г/м² при тепловом сопротивлении пакета утепленного белья не менее 0,196 м²·град/Вт и его гигроскопичности не менее 16%.

В издании «Искусственные кожи для верха обуви и методика их оценки», авторы В.А.Егорычева, С.П.Скворчинская, «Легкая индустрия», М., 1970, с.80, приведены данные о потере влаги организмом человека при различной работе в зависимости от температуры воздуха. Сопоставляя с тем, что тепловое сопротивление уменьшается с ростом выделяемой организмом человека и поглощенной гигроскопичным элементом пакета влаги, отмечаем, что для предложенного пакета утепленного материала представленных показателей недостаточно.

Аналогичными недостатками характеризуются технические решения по патентам РФ №2129815 и 2170048, где в первом случае для поддержания комфортного теплового режима используют для основного слоя малопроницаемую ткань с воздухопроницаемостью до 50 л/м²·с, синтетический или натуральный объемный утеплитель и воздухопроницаемую подкладку с воздухопроницаемостью от 50 до 400 л/м²·с, а во втором техническом решении - пакет теплосберегающей одежды в качестве утеплителя содержит несколько слоев закрытоячеистого пенополиэтилена с плотностью 20-50 кг/м³ и толщиной 0,5-3,0 мм. Теплофизические и гигиенические показатели в данных технических решениях отсутствуют.

В патенте РФ №2255637 представленное техническое решение связывает тепловое сопротивление пакета многослойного текстильного материала, где в качестве промежуточного слоя используют полиолефиновую пленку толщиной 40-120 мкм с одно- или двусторонней алюминиевой металлизацией, с его паропроницаемостью. Получаемый материал имеет:

тепловое сопротивление - 0,11-0,12 м² град/Вт;

паропроницаемость - 12,11-13,1 мг/м²·с.

Материал имеет изнаночный слой из искусственного меха и предназначен для внутренних деталей зимней обуви. Однако в данном решении нет данных о пакете обувного материала, где нижний слой - предложенный материал, а верхний из натуральной или искусственной кожи.

Является установленным фактом, что увеличение теплопотерь через пакеты одежды из многослойных комбинированных материалов зависит от влаги, скапливаемой в слоях материала в результате потоотделения, и выделяемое телом тепло уходит с влагой наружу, поскольку теплопроводность воды значительно выше теплопроводности текстильных материалов и воздуха. (Коэффициент теплопроводности воды составляет 0,6 Вт/м·град) [См., например: С.Н.Ильин, М.Х.Берштейн «Искусственные кожи». М.: Легкая и пищевая промышленность, 1983, с.60-61; В.А.Егорычева, С.П.Скворчинская «Искусственные кожи для верха обуви и методика их оценки». М.: Легкая индустрия, 1970,с. 105-113; Г.Н.Кукин и др. «Текстильное материаловедение». М.: Легпромиздат, 1992, с.173-176].

Аналогом предложенного технического решения является решение, предложенное в патенте РФ №2404896, в котором в качестве полимерного слоя используют пористый полиэфируретан (ПЭУ). Из описания изобретения известно, что многослойный комбинированный материал включает лицевую ткань с поверхностной плотностью 110-230 г/м² и присоединенный к нему пористый ПЭУ-слой при соотношении по массе слоев материала соответственно: 41-73: 27-59, адгезионный слой 15-20 г/м², нижний слой - 50-70 г/м². Расчеты показали, что многослойный комбинированный материал имеет следующие показатели:

поверхностная плотность, г/м² - 328-405 соотношение слоев по массе:   верхний слой материала - 0,33-0,57 нижний слой - 0,15-0,17 микропористый ПЭУ-слой* - 0,28-0,50

(*В дальнейшем для удобства расчетов объединяли поверхностные плотности полимерных слоев, например, пористый ПЭУ-слой - 158 г/м² суммируется с поверхностной плотностью адгезионного слоя - 15 г/м². В результате в расчете пористый ПЭУ-слой имеет поверхностную плотность 173 г/м².)

Микропористый ПЭУ-слой получают из композиции состава (по сухому веществу на 1 м² в мас.%): ПЭУ - 68,2-73,0; поверхностно-активное вещество (ПАВ) - 2,0-2,61; микрокристаллическая целлюлоза - 25,0-29,4, которая перед нанесением на лицевую ткань разбавляется диметилформамидом (ДМФА) до вязкости 170-180 пуаз.

Прототипом предлагаемого технического решения является конструкция многослойного комбинированного материала, описанная в патенте РФ №2412625, основным элементом которого является мембрана, сформированная коагуляционным методом на изнаночной стороне тканого полотна из композиции состава, мас.%:

ПЭУ - 79-97,7,

ПАВ - 0,2-1,0,

микрокристаллическая целлюлоза - 2,0-20,0,

разбавленной ДМФА до вязкости 170 пуаз.

Готовый пакет комбинированного материала имеет паропроницаемость - 690-720 г/м²·сутки. Однако данные технические решения не имеют сведений о теплофизических свойствах комбинированного материала.

Техническая задача предлагаемого изобретения - разработка конструкции многослойного комбинированного материала для одежды различного функционального назначения, в которой оптимизированы теплофизические и гигиенические показатели.

Поставленная техническая задача решается тем, что в многослойном комбинированном материале, включающем верхний слой из текстильного полотна с нанесенным на его изнаночную сторону пористым полимерным слоем, адгезионный и нижний слои, пористый полимерный слой формируют на изнаночной стороне текстильного полотна верхнего слоя из композиции состава (мас.%):

Полиэфируретан - 92,08-94,84 Диметилформамид - 0,759-1,106 Поверхностно-активное вещество - 0,759-1,106 Ди-2-этилгексилфталат - 0,759-1,106 Микрокристаллическая целлюлоза - 2,884-4,604

с привесом по сухому веществу 58-62 г/м², разбавленной ДМФА до вязкости 170 пуаз, при этом текстильное полотно верхнего слоя материала имеет поверхностную плотность - 128-301 г/м², коэффициент теплопроводности - 0,042-0,078 Вт/м·град, паропроницаемость не менее 696 г/м²·сутки, а текстильное полотно нижнего слоя имеет поверхностную плотность - 204-433 г/м², коэффициент теплопроводности - 0,052-0,082 Вт/м·град, паропроницаемость не менее 722 г/м²·сутки при минимальной поверхностной плотности многослойного комбинированного материала - 417 г/м², коэффициенте теплопроводности не выше 0,046 Вт/м·град, паропроницаемости не менее 652 г/м²·сутки и соотношении слоев материала по массе - 0,31:0,49:0,20, а при максимальной поверхностной плотности многослойного комбинированного материала, равной 819 г/м², имеет коэффициент теплопроводности не выше 0,056 Вт/м·град, паропроницаемость - не менее 765,6 г/м²·сутки и соотношение слоев материала по массе - 0,37:0,53:0,10. Варианты исполнения многослойного комбинированного материала в виде готовых пакетов имеют:

соотношение слоев по массе:   верхний слой материала 0,20-0,40 0,30-0,51 0,40-0,49 0,37: нижний слой материала 0,40-0,67 0,345-0,60 0,37-0,42 0,53: мембрана 0,20-0,13 0,145-0,10 0,14- 0,18 0,10 поверхностная плотность, г/м², 417-646 590-800 484-604 819 коэффициент теплопроводности, Вт/м·град, не более 0,046-0,052 0,047-0,058 0,049-0,054 0,056 паропроницаемость,г/м²·сутки, не менее 652-710 690-774 645-795 765,6

По изобретению использовали:

1. Текстильные полотна производства Брянского камвольного комбината (БКК);

2. Ворсованные трикотажные полотна фирмы "Biruna" (Польша);

3. Трикотажный мех производства ЗАО «Промсинтекс» г.Оренбург;

4. Ткань плащевая полиэфирная (ПЭ) (ГОСТ 28486-90);

Артикулы, состав и свойства текстильных полотен представлены в таблице №1.

5. Полиэфируретан (ПЭУ) марки «Витур-0512», «Витур-0515», растворы с содержанием сухого вещества 25% - ТУ 6-55-221-085-89;

6. Диметилформамид (ДМФА) - ТУ 6-09-3720-93;

7. Поверхностно-активное вещество (ПАВ) ОП-10 ГОСТ 8433-93;

8. Ди-(2-этилгексил)фталат (ДОФ) - ГОСТ 87728-88;

9. Микрокристаллическая целлюлоза - ТУ75.05706-55-90;

10. Порошковые термопласты фирмы "ROWA KAG", Германия, торговые марки: «Ровалит» - 300-1/28/0-300», Тпл. 102-105°C;

«Ровалит» - 300-1/28/0-300, Тпл. 125-128°C;

«Ровалит» - 100-20/80-200, Тпл. 126-129°C.

Изобретение иллюстрируют примеры:

Пример 1.

На изнаночную сторону текстильного полотна (ГОСТ 28486-90) с поверхностной плотностью 128 г/м², коэффициентом теплопроводности 0,042 Вт/м·град, паропроницаемостью 887 г/м²·сутки, ножевой раклей с зазором 0,25 мм на жестком столе наносят композицию, разбавленную ДМФА до вязкости 170 пуаз, состава (мас.%.):

Раствор ПЭУ марки «Витур-0515» - 92,08 ДМФА - 0,759 ПАВ - 0,759 ДОФ - 0,759 Микрокристаллическая целлюлоза - 2,884

с привесом по сухому веществу 58 г/м², и после коагуляции, отмывки ламината от ДМФА и его сушки ламинат дублируют со стороны мембраны с трикотажным полотном арт. 02447552 F с поверхностной плотностью 204 г/м², коэффициентом теплопроводности 0,059 Вт/м·град и паропроницаемостью 817,8 г/м²·сутки с получением многослойного комбинированного материала, готовый пакет которого имеет:

поверхностная плотность - 417 г/м² коэффициент теплопроводности - 0,046 Вт/м·град паропроницаемость - 652,5 г/м²·сутки при соотношении слоев по массе:   верхний слой - 0,31 нижний слой - 0,49 *мембрана - 0,2

(*См. примечание выше)

Термоклеевое покрытие представляет собой хаотично расположенные термоклеевые точки диаметром до 1 мм, расположенные на расстоянии до 3 мм с поверхностной плотностью 27 г/м², свойства материала представлены в таблице 3.

Пример 2.

Аналогично примеру 1 получают многослойный комбинированный материал, включающий текстильное полотно для верхнего слоя с поверхностной плотностью 301 г/м² (см. таблицу №1), коэффициентом теплопроводности 0,052 Вт/м·град и паропроницаемостью 1026,6 г/м²·сутки с сформированной на его изнаночной стороне мембраны из композиции состава (мас.%):

Раствор ПЭУ марки «Витур-0515» - 93,5 ДМФА - 0,93 ПАВ - 0,93 ДОФ - 0,93 Микрокристаллическая целлюлоза - 3,74,

разбавленной ДМФА до вязкости 170 пуаз с привесом по сухому веществу - 60 г/м². Ламинат дублируют с текстильным полотном нижнего слоя материала, имеющего поверхностную плотность 433 г/м², коэффициент теплопроводности 0,058 Вт/м·град и паропроницаемость 745 г/м²·сутки.

Готовый пакет многослойного комбинированного материала имеет:

поверхностная плотность - 819 г/м² коэффициент теплопроводности - 0,056 Вт/м·град паропроницаемость - 765,6 г/м²·сутки

соотношение слоев по массе: 0,37:0,53:0,10.

Свойства материала представлены в таблице 3.

Аналогично примерам 1 и 2 готовят многослойные комбинированные материалы из композиций, составы и соотношение слоев которых представлены в таблице 2. По примеру 4 мембрана не формировалась, т.к. слой полимерного покрытия формировался дискретно (привес полимерного покрытия недостаточен).

Свойства многослойного комбинированного материала по примеру 5 представлены в таблице 3.

В таблице 1 приведены характеристики исходных текстильных полотен верхнего и нижнего слоев для получения многослойных комбинированных материалов.

В таблице 4 представлены физико-механические показатели группы многослойных материалов, соотнесенные с паропроницаемостью и коэффициентом теплопроводности.

По техническому решению, предложенному в описании патента РФ №2404896, пакеты многослойных комбинированных материалов можно формировать за счет варьирования соотношениями по массе материалов верхнего слоя и ПЭУ пористого слоя, что ограничивает ассортимент материалов для одежды. Формирование пакетов многослойных материалов по прототипу ограничено соотношениями по массе верхнего слоя материала и почти постоянной величиной доли мембраны. Данные, представленные в таблице 5, свидетельствуют о том, что предложенная конструкция многослойного комбинированного материала обеспечивает значительное расширение ассортимента одежных материалов, что подтверждается нижеприведенными данными.

Анализ таблиц 3 и 4 в сопоставлении с существующими материалами для верхней одежды типа искусственной кожи свидетельствует о том, что теплосберегающие и гигиенические показатели предложенных многослойных комбинированных материалов обеспечат комфортные свойства одежды в диапазоне температур от 0 до минус 10°С, т.к. при малой гигроскопичности материалов и удовлетворительной паропроницаемости не происходит конденсации влаги в объеме материала и резкого изменения коэффициента теплопроводности.

Для сравнения приведены коэффициенты теплопроводности известных искусственных материалов для одежды (Вт/м·град):

Винилискожа-Тр одежная «Волжанка» - 0,079 Винилуретанискожа-Тр одежная пористая - 0,084 Уретанискожа одежная «Лакстрин» - 0,055 Эластоискожа-Т одежная пористая - 0,071

При паропроницаемости не менее 602,5 г/м²·сутки (см С.Н.Ильин, М.Х.Берштейн, «Искусственные кожи». - М.: Легкая и пищевая промышленность, 1983, с 60-61).

Таблица 2 ПЭУ- композиции для формирования мембран № п/п Состав и свойства Аналог Патент РФ 2404896 Прототип Патент РФ 2412625 Предлагаемые примеры 1 2 3 4 5 с 6 по 20 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1. ПЭУ«Витур 0512» 68,2-73,0 79,0-97,7 - 93,5 - 90,0 95,5 -   ПЭУ «Витур 0515» - - 92,08 - 94,4 - - 93,5 2. ДМФА* -   0,759 0,930 1,106 0,65 1,50 0,930 3. ПАВ 2,0-2,61 0,3-1,0 0,759 0,930 1,106 0,65 1,50 0,930 4. ДОФ - - 0,759 0,930 1,106 0,65 1,50 0,930 5. Микрокристаллическая целлюлоза 25,0-29,4 3,25-8,87 2,884 3,740 4,604 2,0 5,5 3,74 6. Привес покрытия, г/м² 85-158 80-150 58,0 60,0 62,0 55,0 65,0 60,0 7. Адгезионный слой, г/м² 15-20 15-20 27,0 25,0 23,0 30,0 20,0 25,0 8. Соотношение слоев многослойных материалов по массе:                   верхний слой: 0,33-0,57 0,50-0,53 0,310 0,370 0,360 мембрана не формируется 0,30 см. таблицу №4   нижний слой: 0,15-0,17 0,14-0,18 0,490 0,530 0,50 0,50   мембрана 0,28-0,50 0,33-0,32 0,20 0,10 0,14 0,20 *Композиции перед использованием разбавляют до рабочей вязкости 170-180 пуаз.  

Таблица 3 Показатели многослойных комбинированных материалов Примеры Комбинации текстильных полотен Артикул текстильных полотен Поверхностная плотность, г/м² Коэффициент теплопроводности, Вт/м·град Паропроницаемость, г/м²·сутки Соотношение слоев по массе: верхний слой: нижний слой: мембрана верхний слой нижний слой 1 2 3 4 5 6 7 1 ГОСТ 28486-90 02447552F 417 0,046 652,5 0,31:0,49:0,20 2 2570 МНС 53500601 819 0,056 765,6 0,37:0,53:0,10 3 2551 C1157552F 633 0.05 774.0 0,36:0,50:0,14 4 2289 01107552F мембрана не формируется 5 ГОСТ 28486-90 478302L 434 0,046 665,0 0,30:0,50:0,20 6 2570 02447552 L 590 0,052 695,0 0,51:0,345:0,145 7 2570 C1157552F 706 0,047 700,0 0,426:0,453:0,121 8 2570 МНС 4500801-1 800 0,056 725,0 0,376:0,517:0,110 9 ГОСТ 28486-90 МНС 53500601 646 0,048 710,0 0,20:0,67:0,13 10 2447 МНС 4500801-1 698 0,058 774,0 0,30:0,60:0,10

Таблица 4 Показатели многослойных комбинированных материалов Примеры Комбинации текстильных полотен Поверхностная плотность, г/м² Разрывная нагрузка, Н полоска 50x100 мм Относительное удлинение, % Сопротивление раздиранию, Н Коэффициент теплопроводности, Вт/м·град Паропроницаемость, г/м²·сутки Соотношение слоев по массе: верхний слой:нижний слой:мембрана Артикул текстильных полотен продольное направление поперечное направление продольное направление поперечное направление продольное направление поперечное направление верхний слой нижний слой 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 11 2551 0275 7552 F 522 1337,0 1223,0 47,0 46,0 144,0 157,0 0,049 735,0 0,44: 0,40:0,16 12 2447 0110 7552 F 506 1140,0 920,0 46,0 39,0 145,0 162,0 0,052 679,0 0,40: 0,40:0,20 13 2447 МНС 53500601 717 1248,0 725,0 45,0 38,0 175,0 220,0 0.048 681,0 0,30: 0,60:0,10 14 2289 МНС 53500601 716 873,0 738,0 33,0 33,0 213,0 197,0 0,049 650,0 0,30: 0,60:0,10 15 2289 02447552 F 484 1020,0 925,0 38,0 43,0 213,0 203,0 0,051 780,0 0,40:0,42:0,18 16 2289 0110 7552 F 516 1222,0 725,0 45,0 37,0 157,0 150,0 0,050 645,0 0,40:0,44:0,16 17 2557 0491 7552 F 602 1313,0 822,0 51,0 38,0 159,0 150,0 0,052 733,0 0,48:0,38:0,14 18 1387 02757552 F 538 1293,0 887,0 38,0 45,0 132,0 149,0 0,054 645,0 0,453:0,390:0,158 19 1387 ОНО 7552 F 540 1265,0 740,0 43,0 38,0 120,0 132,0 0,054 650,0 0,431:0,411:0,157 20 2582 ОНО 7552 F 604 1710,0 1212,0 57,0 45,0 142,0 133,0 0,051 795,0 0,49:0,37:0,14

Таблица 5 Сравнительные характеристики конструкций известных и предлагаемых комбинированных материалов № п/п Показатели Аналог Патент РФ №2404896 Прототип Патент РФ №2412625 По изобретению Варианты исполнения многослойного комбинированного материала 1 2 3 4 1 2 3 4 5 6 7 8 1. Соотношение слоев материала по массе:             верхний 0,33-0,57 0,50-0,53 0,20-0,40 0,30-0,51 0,40-0,49 0,370 нижний 0,15-0,17 0,14-0,18 0,40-0,67 0,345-0,60 0,37-0,42 0,53 мембрана 0,28-0,50 0,33-0,32 0,20-0,13 0,145-0,10 0,14-0,18 0,10 2. Паропроницаемость, г/ м²·сутки   690-720 652-710 650-724 645-795 756,6 3. Коэффициент теплопроводности, Вт/м·град - - 0,046-0,052 0,047-0,058 0,049-0,054 0,056 4. Поверхностная плотность, г/м² 333-405 289-513 417-646 590-800 484-604 819

Изобретение относится к многослойным комбинированным материалам. Материал включает: верхний слой текстильного полотна с нанесенным на его изнаночную сторону пористым полимерным слоем, адгезионный и нижний слои. Пористый полимерный слой сформирован на изнаночной стороне текстильного полотна верха из композиции состава (мас.%): полиэфируретан - 92,08-94,84; диметилформамид - 0,759-1,106; поверхностно-активное вещество - 0,759-1,106; ди-(2-этилгексил)фталат 0,759-1,106; микрокристаллическая целлюлоза - 2,884-4,604. Композиция разбавлена диметилформамидом до вязкости 170-180 пуаз. Изобретение позволяет получить многослойный комбинированный материал с оптимизированными теплофизическими и гигиеническими показателями. 5 з.п. ф-лы, 5 табл., 2 пр.

1. Многослойный комбинированный материал, включающий верхний слой из текстильного полотна с нанесенным на его изнаночную сторону пористым полимерным слоем, адгезионный и нижний слои, отличающийся тем, что пористый полимерный слой сформирован на изнаночной стороне текстильного полотна верха из композиции состава, мас.%:
Полиэфируретан 92,08-94,84 Диметилформамид 0,759-1,106 Поверхностно-активное вещество марки ОП-10 0,759-1,106 ди-(2-Этилгексил)фталат 0,759-1,106 Микрокристаллическая целлюлоза 2,884-4,604

2. Многослойный комбинированный материал по п.1, отличающийся тем, что текстильное полотно для верха материала имеет поверхностную плотность 128-301 г/м², коэффициент теплопроводности - 0,042-0,078 Вт(м·град.), паропроницаемость не менее 696 г/(м²·сутки).

3. Многослойный комбинированный материал по п.1, отличающийся тем, что текстильное полотно для низа материала имеет поверхностную плотность 204-433 г/м², коэффициент теплопроводности 0,052-0,082 Вт/(м·град.), паропроницаемость не менее 722 г/(м²·сутки).

4. Многослойный комбинированный материал по п.1, отличающийся тем, что минимальная поверхностная плотность составляет 417 г/м², коэффициент теплопроводности не выше 0,046 Вт/(м·град.), паропроницаемость не менее 652 г/(м²·сутки) при соотношении слоев материала по массе 0,31:0,49:0,20.

5. Многослойный комбинированный материал по п.1, отличающийся тем, что максимальная поверхностная плотность составляет 819 г/м², коэффициент теплопроводности не выше 0,056 Вт/(м·град.), паропроницаемость не менее 765,6 г/(м²·сутки) при соотношении слоев материала по массе 0,37:0,53:0,10.

6. Многослойный комбинированный материал по п.п.1-5, отличающийся тем, что варианты его исполнения в виде готовых пакетов имеют соотношение слоев по массе:
- верхний слой - 0,20-0,40, нижний слой - 0,40-0,67, мембрана - 0,20-0,13, поверхностная плотность, г/м² - 417-646, коэффициент теплопроводности, Вт/(м·град.) не более 0,046-0,052, паропроницаемость, г/(м²·сутки), не менее 652-710; или
- верхний слой - 0,30-0,51, нижний слой - 0,349-0,60, мембрана - 0,145-0,10, поверхностная плотность, г/м² - 590-800, коэффициент теплопроводности, Вт/(м·град.) не более 0,047-0,058, паропроницаемость, г/(м²·сутки), не менее 650-724; или
- верхний слой - 0,40-0,49, нижний слой - 0,37-0,42, мембрана - 0,14-0,18, поверхностная плотность, г/м² - 484-604, коэффициент теплопроводности, Вт/(м·град.) не более 0,049-0,054, паропроницаемость, г/(м²·сутки), не менее 645-795; или
- верхний слой - 0,370, нижний слой - 0,530, мембрана - 0,10, поверхностная плотность, г/м² - 819, коэффициент теплопроводности, Вт/(м·град.) не более 0,056, паропроницаемость, г/(м²·сутки), не менее 765,6.