Огнестойкая трехслойная мембранная ткань Российский патент 2025 года по МПК D03D15/00 

Заявленное изобретение относится к текстильному производству и предназначено для получения трехслойной мембранной ткани с целью дальнейшего изготовления защитной одежды различного назначения. Применение огнестойких мембран в производстве многослойных материалов позволяет производить огнестойкие ткани с дополнительными защитными свойствами. Третий слой позволяет применять ткани в производстве одежды без подкладки.

Наиболее близкой к заявленному изобретению и обладающий схожим комплексом физико-механических свойств является ткань по патенту RU №2399700, ОГНЕЗАЩИТНЫЙ МЕМБРАНОТКАНЕВЫЙ МАТЕРИАЛ, выбранный в качестве прототипа.

Огнезащитный мембранотканевый материал, выполненный по основе и утку из двухкомпонентной комбинированной нити, состоящей из арамидной нити, скрученной со вторым компонентом, при этом арамидные нити выполнены на основе полипарафенилентерефталамидных, полиметафенилентерефталамидных, сополипарафенилентерефталамидных или сополипарафениленбензимидазолтерефталамидных волокон, отличающийся тем, что материал выполнен двухслойным, содержащим наружный огнезащитный слой и внутренний мембранный слой, при этом соотношение толщины внутреннего мембранного слоя к толщине наружного огнезащитного слоя выбрано от 0,2 до 3,0, наружный огнестойкий слой выполнен с линейной плотностью 38 текс, разрывной нагрузкой 10-30 Н и разрывным удлинением 3,9-4,5% из двухкомпонентной комбинированной нити, первый компонент которой в виде стержня представляет собой арамидную комплексную нить или пряжу с линейной плотностью 6,3-14,3 текс, а второй компонент комбинированной нити в виде оплетки стержня с количеством витков 600-900 кр/м представляет собой целлюлозосодержащие нити или пряжу с линейной плотностью 10-30 текс, при этом в арамидной нити или пряже используют полипарафенилентерефталамидные, полиметафенилентерефталамидные, сополипарафенилентерефталамидные или сополипарафениленбензимидазолтерефталамидные волокна с кислородным индексом более 30, а в качестве целлюлозосодержащей нити или пряжи используют модифицированную огнестойкую вискозную нить или пряжу, причем ткань наружного слоя выполнена главным переплетением с поверхностной плотностью 150-200 г/м² при следующем соотношении компонентов, мас. %:

арамидная нить 15-50 целлюлозосодержащая нить или пряжа 85-50,

внутренний мембранный слой материала выполнен с размером пор 0,15-0,65 мкм из смеси поливинилиденфторида с 24-30 мас. % сополимера тетрафторэтилена, при этом материал мембранного слоя имеет паропроницаемость при 36°С 78,5-86 г/м²⋅ч, водоупорность 1,7-1,8 кгс/см², точку пузырька 0,4-0,6 кгс/см² и поверхностную плотность 20-118 г/м².

Двухслойный материал основан на соединении двух негорючих материалов с дополнительными защитными свойствами. Преимущество предлагаемого к патентованию изобретения заключается в применении мембранного слоя, который дополняет верхний слой защитными свойствами.

Преимущества материала для одежды очевидны и обеспечивают высокую прочность и, что особенно важно, паропроницаемость и водоупорность.

Основными недостатками выбранного прототипа является то, что мембранный слой легко подвержен механическим повреждениям и двухслойные мембранные ткани необходимо закрывать подкладкой с целью защиты мембраны. Применяют поровую мембрану весом до 118 г/м², что делает изделие грубым и тяжёлым, а поры, со временем разрушаясь, снижают защитные свойства материала. Кроме того, указанный мембранный слой нестабилен по толщине, что не гарантирует достижение заданных показателей по всему многослойному полотну.

Задачей заявленного изобретения является устранение недостатков прототипа.

Техническим результатом предложенного к патентованию изобретения является достижение высоких физико-механических свойств, таких как высокая прочность, огнестойкость, паропроницаемость и водоупорность.

Технический результат достигается за счет того, что огнестойкая трехслойная мембранная ткань состоит из трех самостоятельных слоев, последовательно соединенные между собой, первый слой представляет собой мета-арамид - 47,7%, плотностью 127,4 г/м², антистатика - 1,0%, плотностью 2,6 г/м², соединенный с помощью клея со вторым слоем, представляющим собой полиуретан - 9,4%, плотностью 25 г/м², склеенный с помощью клея с третьим слоем, представляющим собой мета-арамид - 33,7%, плотностью 90 г/м², при этом использован клей, состоящий из полиуретана - 65%, ацетона - 25%, антипирена - 5%, отвердителя - 5%.

Разработка огнестойких трехслойных материалов с дополнительными защитными свойствами, где третий слой защищает мембрану от повреждений, применим для производства одежды без подкладки. В производстве огнестойкой мембранной ткани применяем мембрану, выпущенную по технологии «Текстильные мембранные технологии: способ производства гидрофильного мембранного слоя (ГМС) для текстильных изделий и система для его производства» №2803558, данная мембрана легкая и пластичная, вес от 15 до 30 г/м². В итоге из полученных материалов можно будет производить огнестойкую, облегченную и комфортную одежду с высокими защитными свойствами.

В заявленном изобретении заменяют пористую мембрану (смесь поливинилиденфторида сополимера тетрафторэтилена) на гидрофильный мембранный слой (ГМС) из термопластичного полиуретана с использованием дополнительных компонентов, не поддерживающих горение. Главным свойством ГМС считается диффузия водяных паров. Проницаемость водяных паров через ГМС объясняется сорбцией полимера и диффузией, под воздействием парциальных давлений возникает поток водяного пара от внутреннего слоя к наружному, растворение на одной стороне ГМС и испарение с другой стороны. Гидрофильные полимеры содержат полярные группы, способные образовывать с водой водородные связи. Проницаемость паров и жидкостей через непористые ГМС в значительной степени зависит от их растворимости в полимере. При соприкосновении с жидкостями или с их парами ГМС набухает, при этом межмолекулярные силы полимера ослабевают, что приводит к увеличению коэффициента диффузии. Отсутствие пор ГМС делает мембрану пластичной, легкой, долговечной (способной выдерживать большое количество стирок, сохраняя свойства мембраны).

К внутренней стороне ткани дублируется защитный слой, который будет защищать мембрану от повреждений и являться определяющим в определении ТИПА:

1) первый тип 1: для производства огнестойкой одежды без подкладки ВВЗ (ветро-влагозащита) с пароотведением. Всесезонная защитная одежда.

2) второй тип 2: для производства демисезонной огнестойкой одежды без подкладки с пароотведением. Применяется как утепленная одежда в летний и демисезонный период.

Наименование показателя Норма по НД Фактические показатели Методы испытания 1 Ширина, см, не менее 145-150 147 ГОСТ 3811-72 2 Поверхностная плотность, г/м² - 267 3 Водоупорность, мм вод. ст., класс 10000 16400 (высокий 2 класс) ГОСТ 3816-81 4 Водоупорность после 5 стирок, мм вод. ст., класс 10000 15300 (высокий 2 класс) 5 Разрывная нагрузка, Н, не менее по основе 900 1008 ГОСТ 3813-72 по утку 700 1035 6 Раздирающая нагрузка, Н, не менее по основе 60 71 по утку 70 118 7 Стойкость к истиранию, циклы
- в исходном виде
- после 5 стирок 3000
3000 105000
99000 ГОСТ 51552-99 8 Устойчивость окраски к воздействию, не менее, балл:
- стирки
- пота
- сухого трения
- мокрого трения 4
4
4
4 5
5
4
4 ГОСТ 9733 9 Паропроницаемость. Мг/(см²ч), не менее 4 10,2 10 Усадка пакета после 5 стирок, %, не выше о - 3
у - ±2 о - 1,5
у - 1,5 ГОСТ ISO 5077 2022
ГОСТ 30157.1 11 Термоусадка, % при 150°С о - 3,5
у - ±2 о - 0,5
у - 0,5 ГОСТ 30157.1 12 Морозостойкость
Устойчивость к изгибу при температуре 50°С
- время выдерживания, ч
- классификация - 4
0 ГОСТ ISO 4675-2019 13 Огнестойкость в исходном виде/ после 5 стирок. Не более
Время выдерживания в пламени 10 с (метод А)
- время остаточного горения, с
- время остаточного тления, с
- образование сквозного отверстия
- образование горящих и плавящихся остатков
- распространение пламени до верхней или боковой кромки 0
0
Не допускается
Не допускается
Не допускается
Не допускается
Не допускается
Не допускается 0
0
Не обнаружено
Не обнаружено
Не обнаружено
Не обнаружено
Не обнаружено
Не обнаружено ГОСТ ISO 15025 (метод А)

Состав и плотность слоев Ткань огнестойкая, мембранная. ТИП 1

№ наименование состав Плотность (г/м²) Доля (%) 1 первый слой 98% мета-арамид 130 127,4 47,7% 2% антистатика 2,6 1,0% 2 клей полиуретан 11 11 4,1% второй слой полиуретан 25 25 9,4% клей полиуретан 11 11 4,1% 3 третий слой 100% мета-арамид 90 90 33,7% 267 100%

2. Состав клея для производства Ткань огнестойкая, мембранная. ТИП 1

Наименование (ТИП) Состав Примечание АРТ. Рецепт 107 Полиуретан 65%, Ацетон 25%, Антипирен 5%, Отвердитель 5% Применять в период 2-5 часов после приготовления. Приготавливать объемом от 10 до 20 кг.

*ацетон по технологии испаряется.

Наименование показателя Норма по НД Фактические показатели Методы испытания Ширина, см, не менее 145-150 147 ГОСТ 3811-72 Поверхностная плотность, г/м² - 348 Водоотталкивание, усл. ед., не менее 90 90 ГОСТ Р ИСО 4920 Водоупорность, мм вод. ст., класс 5000 9400 (средний 3 класс) ГОСТ 3816-81 Водоупорность
после 5 стирок, мм вод. ст., класс 5000 6600 (средний 3 класс) Разрывная нагрузка, Н,
не менее по основе 700 701,6 ГОСТ 3813-72 по утку 400 538,3 Раздирающая нагрузка, Н, не менее по основе 16 66,7 по утку 20 26,9 Прочность адгезии между слоями, Н, не менее 10 10 ГОСТ Р ИСО 2411-2014 Прочность адгезии между слоями после 5 стирок, Н, не менее 9 9 Усадка пакета после 5 стирок, % - о - 4
у - 2 ГОСТ ISO 5077 2022
ГОСТ 30157.1 Термоусадка, % при 150°С о - 3,5
у - ±2 о - 1
у - 1 ГОСТ 30157.1 Устойчивость окраски к воздействию в исходном виде/ после 5 стирок, не менее, балл:
- сухого трения
- мокрого трения 4/4
4/4 5/5
5/5 ГОСТ 9733.27-83 Огнестойкость в исходном виде/ после 5 стирок. Не более
Время выдерживания в пламени 10 с (метод А)
- время остаточного горения, с
- время остаточного тления, с
- образование сквозного отверстия
- образование горящих и плавящихся остатков
- распространение пламени до верхней или боковой кромки 0/0
0/0
Не допускается
Не допускается
Не допускается 0/0
0/0
Нет/Нет
Нет/Нет
Нет/Нет ГОСТ ISO 15025 (метод А) Огнестойкость в исходном виде/ после 5 стирок. Не более
Время выдерживания в пламени 10 с (метод В)
- длина обугленного участка, см, не более 10/10 3/3,5 ГОСТ ISO 15025 (метод В)

Состав и плотность слоев Ткань огнестойкая, мембранная. ТИП 2

№ наименование состав плотность доля 1 первый слой 70% мета-арамид 155 108,5 31% 28% вискоза 43,4 12% 2% спандекс 3,1 1% 2 клей полиуретан 7 7 2% второй слой полиуретан 25 25 7% клей полиуретан 7 7 2% 3 третий слой 65% мета-арамид 154 100,1 29% 30% вискоз 46,2 13% 2% антистатика 3,08 1% 3%пара-арамид 4,62 1% 348 348 100%

2. Состав клея для производства Ткань огнестойкая, мембранная. ТИП 2

Наименование (ТИП) Состав Примечание АРТ. Рецепт 108 Полиуретан 70%, Ацетон 20%, Антипирен 5%, Отвердитель 5% Применять в период 2-3 часов после приготовления. Приготавливать объемом от 8 до 12 кг

Для изготовления огнестойкой трехслойной ткани слои соединены между собой по запатентованной технологии RU №2712318, чтобы снизить вес клея и получить высокие адгезивные свойства на протяжении всего периода эксплуатации одежды из полученных огнестойких трехслойных тканей. Слои соединены последовательно, где после первого соединения необходимо провести оценку качества адгезивных свойств до стирок и после 5 стирок, чтобы убедиться в надежности двухслойного материала. Следующий этап производства - это на двухслойную ткань наносим третий слой, после чего трехслойный материал проверяют на все основные показатели до и после 10 стирок.

Не допускается:

1. адгезия ниже 10Н до стирок и 9Н после 10 стирок;

2. снижение водоупорности до 0 после стирок;

3. деламинация или расслоение слоев после стирок;

4. другие показатели определяются техническим заданием заказчика или ГОСТ области применения.

Слои последовательно соединяются с помощью клея, не поддерживающего горение. После соединения первого слоя со сторым слоем (мембраной) у полученного материала проверяют в лаборатории показатель адгезия до стирки и после 10 стирок, если адгезия соответствует 10Н до стирки и 9Н после 10 стирок, материал допускается до соединения с третьим слоем. После соединения всех слоев, полученный материал проверяют на:

1. Огнестойкость в соответствии с требованиями, которые предъявляются к данной ткани;

2. Адгезию;

3. Водоупорность;

4. Показатели после 5 стирок.

После соединения первого слоя и мембраны материалы проверяют на соответствие требованиям. Результаты промежуточного контроля заносят в таблицу.

Промежуточный контроль огнестойкой трехслойной мембранной ткани (стирки: ГОСТ 30157.1)

Наименование Водоупорность 0 стирок. ГОСТ 3816-81, мм вод. ст. Водоупорность 5 стирок. ГОСТ 3816-81, мм вод. ст. Адгезия 0 стирок.
ГОСТ Р ИСО 2411-2014,
Н Адгезия 5 стирок.
ГОСТ Р ИСО 2411-2014,
Н Огнестойкость 0 стирок. ГОСТ ISO 15025 (метод АВ) Огнестойкость 5 стирок. ГОСТ ISO 15025 (метод АВ) Тип 1 10200 10100 Не расслаивается Не расслаивается Не горит Не горит Тип 2 11000 11000 Не расслаивается Не расслаивается Не горит Не горит

Убедившись в соответствии показателей первых двух слоев, переходят к нанесению третьего слоя. Важно: некоторые материалы требуют релаксацию, чтобы избежать дефектов в трехслойных тканях.

После дублирования третьим слоем проверяют все показатели на соответствие. Полученный результат заносят в таблицу.

Контроль качества огнестойкой трехслойной мембранной ткани (стирки: ГОСТ 30157.1)

Наименование Водоупорность 0 стирок. ГОСТ 3816-81
мм вод. ст Водоупорность 5 стирок. ГОСТ 3816-81
мм вод. ст. Адгезия 0 стирок.
ГОСТ Р ИСО 2411-2014,
Н Адгезия 5 стирок.
ГОСТ Р ИСО 2411-2014,
Н Огнестойкость 0 стирок. ГОСТ ISO 15025 (метод АВ) Огнестойкость 5 стирок. ГОСТ ISO 15025 (метод АВ) Тип 1 15200 14600 20,1 16,5 Не горит Не горит Тип 2 20000 20000 22 21 Не горит Не горит

Упаковка материала возможна через 24 часа, так как необходимо дать время на стабилизацию клея. Готовая продукция маркируется этикетками с указанием символов ухода за мембранными материалами. Вместе с готовым материалом производитель предоставляет паспорт качества.

Паспорт качества может включать следующие параметры:

Водоупорность ГОСТ 3816-81 Адгезия ГОСТ Р ИСО 2411-2014 Огнестойкость ГОСТ ISO 15025 (метод А и В) Внешний вид определяют визуально без применения увеличительных приборов. СТО предприятия Паропроницаемость АSTM E96 Стойкость к истиранию ГОСТ ISO 12947-2-2021 (12кпа) Пиллинг (балл) ГОСТ Р ИСО 12945-2-2021 Разрыв (основа, уток) ГОСТ 3813-72 Раздир (основа, уток) ГОСТ 3813-72 Поверхностная плотность ГОСТ Р ИСО 4920 Ширина ГОСТ 3811-72 Термоусадка % 150°С ГОСТ 30157.1 Маслооталкивание ГОСТ 11209 Устойчивость окраски до стирок к воздействию сухого трения ГОСТ 9733.27-83 Устойчивость окраски до стирок к воздействию мокрого трения ГОСТ 9733.27-83

Изобретение относится к текстильному производству и предназначено для получения огнестойкой трехслойной мембранной ткани для изготовления защитной одежды, которая характеризуется тем, что состоит из трех самостоятельных слоев, последовательно соединенных между собой, первый слой представляет собой мета-арамид - 47,7%, плотностью 127,4 г/м², антистатика - 1,0%, плотностью 2,6 г/м², соединенный с помощью клея - 4,1%, со вторым слоем, представляющим собой термопластичный полиуретан - 9,4%, плотностью 25 г/м², склеенный с помощью клея - 4,1%, с третьим слоем, представляющим собой мета-арамид - 33,7%, плотностью 90 г/м², при этом использован клей, состоящий из полиуретана - 65%, ацетона - 25%, антипирена - 5%, отвердителя - 5%, что обеспечивает высокие физико-механические свойства, такие как высокая прочность, огнестойкость, паропроницаемость и водоупорность. 9 табл.

Огнестойкая трехслойная мембранная ткань, характеризующаяся тем, что состоит из трех самостоятельных слоев, последовательно соединенных между собой, первый слой представляет собой мета-арамид - 47,7%, плотностью 127,4 г/м², антистатика - 1,0%, плотностью 2,6 г/м², соединенный с помощью клея - 4,1%, со вторым слоем, представляющим собой термопластичный полиуретан - 9,4%, плотностью 25 г/м², склеенный с помощью клея - 4,1%, с третьим слоем, представляющим собой мета-арамид - 33,7%, плотностью 90 г/м², при этом использован клей, состоящий из полиуретана - 65%, ацетона - 25%, антипирена - 5%, отвердителя - 5%.