СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВОЛОКНИСТОЙ КОМПОНЕНТЫ НЕСВЯЗНОГО КОМПОЗИЦИОННОГО УТЕПЛИТЕЛЯ Российский патент 2020 года по МПК D01H13/00 

Предлагаемое изобретение относится к текстильной промышленности и может быть использовано в производстве несвязных композиционных материалов для швейной промышленности, в частности в качестве утепляющего прокладочного материала, предназначенного для придания одежде объемной формы и необходимых теплозащитных свойств.

Известен способ получения объемного нетканого утеплителя для одежды, включающий формирование волокнистого холста из полиэфирного волокна, скрепление его слоев жидким связующим в количестве 12-15 мас. % сухого связующего на 85-88 мас. % волокнистого холста с последующей сушкой при температуре 100-120°С (патент RU №2287031).

Основным недостатком описанного способа является длительность процесса, а также дополнительные материальные затраты, вызванные необходимостью использования жидких связующих.

Известен способ получения ультраобъемного композиционного волокна, заключающийся в смешивании полиэфирных и бикомпонентных волокон типа «ядро-оболочка», у которых температура плавления оболочки ниже, чем у ядра. Слои сформированного прочесанного холста предварительно скрепляются с помощью нагрева инфракрасным излучением, а затем в сушилке с паровым обогревом при температуре 170÷180°С, где за счет плавления оболочки бикомпонентных волокон происходит скрепление слоев волокнистого холста (патент US №5569525).

Однако, использование инфракрасного излучения и парового обогрева при высоких температурах в описанном способе требует повышенных энерго- и материальных затрат.

Описанные выше аналоги обладают несомненными преимуществами, однако они имеют следующие недостатки: большая продолжительность процесса производства утеплителя, повышенные энерго- и материальные затраты. Кроме того, рассмотренные способы предполагают получение объемных утеплителей ограниченной ширины, что сказывается на увеличении межлекальных отходов и, соответственно, повышает стоимость конечного продукта.

Частично эти недостатки устранены в патенте RU №2360048, который является наиболее близким по технической сущности. Структура, получаемого объемного синтетического теплоизоляционного материала, содержащего множество элементов, выполненных с обеспечением их веерного расхождения, сплавленных на одном и свободных на противоположном конце, изготовленная по данному способу, аналогична структуре натурального пуха. Рассматриваемый способ производства такого синтетического теплоизоляционного материала включает этапы формирования непрерывного многоволоконного материала, его подачу на большой скорости через устройство, в котором мощный тепловой источник с короткой выдержкой по времени осуществляет прерывистую заплавку пряжи с использованием синхронных лазерных лучей, после чего пряжа разрезается на отрезки заданной длины посредством одного из синхронных лазерных лучей или с помощью механических средств для обеспечения формы, позволяющей увеличить объем материала.

Вместе с тем, прототип обладает рядом недостатков, к которым следует отнести длительность процесса из-за предварительного формирования и периодического сплавления непрерывного многоволоконного материала и использование дорогостоящего и энергоемкого оборудования, что отражается на стоимости конечного продукта.

Технической задачей предлагаемого способа является снижение энерго- и материальных затрат, за счет сокращения времени получения волокнистой компоненты несвязного композиционного утеплителя и упрощения процесса производства, применения менее дорогостоящего оборудования при сохранении объемности и необходимых теплозащитных свойств.

Для достижения данного технического результата предложен способ получения волокнистой компоненты несвязного композиционного утеплителя, заключающийся в получении трехмерных кластеров волокнистой компоненты несвязного композиционного утеплителя механической деструкцией полотна холстопробивного синтетического утеплителя с помощью устройства, на рабочем столе, которого полотно перемещается расположенными на нем транспортирующими роликами, и на конце перед прорезью для свободного возвратно-поступательного движения гильотинного ножа прижимается к выступу стола прижимным валком, задающим скорость движения. После чего осуществляется прокалывание, последующее увлечение и отрыв участка полотна в виде волокнистой компоненты несвязного композиционного утеплителя игольчатыми гребенками прямоугольной формы, закрепленными в шахматном порядке в два ряда на валу, установленном по другую сторону прорези стола, под которыми располагается платформа с продольными прорезями, по которым при вращении вала проходят иглы гребенки, Затем обрезаются волокна, тянущиеся за трехмерным кластером, гильотинным ножом и подаются в накопитель с помощью вакуумсистемы.

Преимущество данного технического решения состоит в том, что предложенный способ получения волокнистой компоненты несвязного композиционного утеплителя позволяет снизить энерго- и материальные затраты, а также сократить время получения волокнистой компоненты несвязного композиционного утеплителя за счет исключения процесса предварительного формирования исходного материала и применения менее дорогостоящего оборудования при сохранении необходимых потребительских свойств.

Существенным и новым в предложенном способе является то, что получение волокнистой компоненты несвязного композиционного утеплителя в виде трехмерных кластеров осуществляется механической деструкцией полотна холстопробивного синтетического утеплителя с помощью специального устройства. В результате образуется компонента с неявным внутренним ядром и распушенными краями, по форме напоминающая отдельную пушинку, при этом в ядре компоненты сохраняется термоскрепление волокон.

Технический результат предлагаемого способа заключается в снижении энерго- и материальных затрат при сохранении требуемых свойств за счет снижения длительности технологического процесса и исключения дорогостоящего и энергоемкого оборудования, а также отсутствии межлекальных отходов при использовании объемного синтетического теплоизоляционного материала, что значительно снижает стоимость конечного продукта. При этом масса полученных компонент имеет реологические характеристики, близкие к характеристикам массы пуха водоплавающей птицы.

Предложенный способ поясняется чертежом на Фиг. 1 - Устройство для получения волокнистой компоненты несвязного композиционного утеплителя, где 1 - рабочий стол с прорезью; 2 - ролики; 3 - гильотинный нож; 4 - полотно холстопробивного синтетического утеплителя; 5 - прижимной валок; 6 - игольчатые гребенки; 7 - вал; 8 - платформа с продольными прорезями; 9 - вакуумный накопитель.

Предлагаемый способ получения волокнистой компоненты несвязного композиционного утеплителя осуществляется следующим образом (Фиг. 1). На рабочий стол 1, состоящий из постоянно вращающихся роликов 2 и имеющий на конце прорезь для свободного возвратно-поступательного движения гильотинного ножа 3, подается полотно холстопробивного синтетического утеплителя 4, которое перед прорезью плотно прижимается к столу прижимным валком 5, задающим скорость движения полотну холстопробивного синтетического утеплителя. Центр оси вращения прижимного валка 5 по вертикали соответствует крайней точке окружности последнего вращающегося ролика 2. С другой стороны прорези стола располагается вал 7 с закрепленными на нем в два ряда игольчатыми гребенками прямоугольной формы 6. Под валом с игольчатыми гребенками 6 прямоугольной формы располагается платформа с продольными прорезями 8, по которым при вращении вала 7 проходят иглы гребенки 6, зацепившие волокно. Игольчатые гребенки 6 закрепляются диаметрально по отношению к центру вала и в шахматном порядке относительно друг друга. Диагональ игольчатой гребенки 6 располагается вдоль образующей линии вала 7. Диаметр вала 7 превышает диаметр прижимного валка 5 на величину, необходимую для своевременной обрезки волокон волокнистой компоненты несвязного композиционного утеплителя гильотинным ножом 3. При вращении вала 7 отдельной игольчатой гребенкой 6 осуществляется прокалывание, последующее увлечение и отрыв участка полотна в виде волокнистой компоненты несвязного композиционного утеплителя. Погружение игольчатых гребенок 6 в платформу 8 с продольными прорезями, по которой движется полотно холстопробивного синтетического утеплителя 4, позволяет захватывать, увлекать и отрывать иголками трехмерный кластер волокнистой компоненты несвязного композиционного утеплителя от полотна по всей его толщине. Волокна, тянущиеся за трехмерным кластером, обрезаются гильотинным ножом 3. Полученные трехмерные кластеры волокнистой компоненты несвязного композиционного утеплителя с игольчатой гребенки направляют в накопитель 9 с помощью вакуумсистемы.

Таким образом, осуществляется получение отдельных трехмерных кластеров волокнистой компоненты, являющихся основой для получения несвязного композиционного утеплителя.

Результаты исследований реологических характеристик полученной массы подтвердили схожесть их с показателями характеристик натурального пуха. Наполняющая способность, FP массы составляет 500÷530, модуль Юнга, Е₀ испытуемого образца для режима сжатия при стандартном давлении, равном 14,7 Па, составляет 25÷29 Па и для режима восстановления, Е_в, - 45÷46 Па. Для сравнения, утиный пух имеет следующие показатели аналогичных характеристик: FP=504, Е₀=23 Па, Е_в=39 Па.

Способ получения волокнистой компоненты несвязного композиционного утеплителя относится к текстильной промышленности и может быть использован в производстве несвязных композиционных материалов для швейной промышленности, в частности в качестве утепляющего прокладочного материала, предназначенного для придания одежде объемной формы и необходимых теплозащитных свойств, аналогичных натуральному пуху. Способ заключается в получении трехмерных кластеров волокнистой компоненты несвязного композиционного утеплителя механической деструкцией полотна холстопробивного синтетического утеплителя с помощью устройства, на рабочем столе которого полотно перемещается расположенными на нем транспортирующими роликами, и на конце перед прорезью для свободного возвратно-поступательного движения гильотинного ножа прижимается к выступу стола прижимным валиком, задающим скорость движения. После чего осуществляется прокалывание, последующее увлечение и отрыв участка полотна в виде волокнистой компоненты несвязного композиционного утеплителя игольчатыми гребенками прямоугольной формы, закрепленными в шахматном порядке в два ряда на валу, установленном по другую сторону прорези стола, под которыми располагается платформа с продольными прорезями, по которым при вращении вала проходят иглы гребенки, затем волокна, тянущиеся за трехмерным кластером, обрезают гильотинным ножом и подают в накопитель с помощью вакуум-системы. 1 ил.

Способ получения волокнистой компоненты несвязного композиционного утеплителя, включающий подачу полотна нетканого материала в устройство, формирующее отдельные кластеры, отличающийся тем, что получение трехмерных кластеров волокнистой компоненты несвязного композиционного утеплителя осуществляется механической деструкцией полотна холстопробивного синтетического утеплителя с помощью устройства, на рабочем столе которого полотно перемещается расположенными на нем транспортирующими роликами, и на конце перед прорезью для свободного возвратно-поступательного движения гильотинного ножа прижимается к выступу стола прижимным валком, задающим скорость движения, после чего осуществляется прокалывание, последующее увлечение и отрыв участка полотна в виде волокнистой компоненты несвязного композиционного утеплителя игольчатыми гребенками прямоугольной формы, закрепленными в шахматном порядке в два ряда на валу, установленном по другую сторону прорези стола, под которыми располагается платформа с продольными прорезями, по которым при вращении вала проходят иглы гребенки, волокна, тянущиеся за трехмерным кластером, обрезают гильотинным ножом и подают в накопитель с помощью вакуум-системы.