Нетканый волокнистый материал (варианты)
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.
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÷70 |
| штапельное полипропиленовое волокно | 0÷20 |
| штапельное полиэфирное волокно | остальное 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. | ||||||
| Показатели | Номер примера (образца материала) | |||||
| Известный материал | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | |
| Состав композиции, % | ||||||
| Бикомпонентное полиэфирное волокно | 50 | 50 | 50 | 30 | 70 | |
| Полиэфирное волокно | 40 | 35 (черное) | 35 (белое) 15 (черное) | 60 (белое) 10 (черное) | 20 (белое) 10 (черное) | |
| Полипропиленовое волокно | 10 (черное) | 15 (белое) | - | - | ||
| Развес, г/кв.м | 1010±10 | 1100-1200 | 1100-1200 | 1100-1200 | 1100-1200 | 1100-1200 |
| Результат испытаний. Отклонение от формы, мм | 7 | 2 | 1 | 3 | 2 | 3 |
| Стрела прогиба, мм (120°С - 1 час) | 150 | 49 | 15 | 100 | 130 | 97 |
| Теплостойкость (95°М - 6 часов) не допускаются изменения внешнего вида | + | + | + | + | + | + |
| Стойкость к знакопеременным температурным нагрузкам: | + | + | + | + | + | + |
| Реверберационный коэффициент | факт | факт | факт | факт | факт | факт |
| шумопоглощения. Частота(требуется): | ||||||
| 500 Гц = 30% | 36 | 35 | 36 | 37 | 33 | 44 |
| 1000 Гц = 60% | 47 | 60 | 60 | 60 | 61 | 61 |
| 2000 Гц = 80% | 51 | 83 | 82 | 84 | 84 | 72 |
| 4000 Гц = 90% | 56 | 108 | 108 | 109 | 109 | 89 |
| 8000 Гц = 100% | 65 | 118 | 117 | 118 | 118 | 98 |
| Результат | - | + | + | + | + | ± |
| Коэффициент теплопроводности, ккал/м.ч °С | 0,035 | 0,031 | 0,032 | 0,032 | 0,031 | 0,031 |
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.
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÷70 |
| Штапельное полиэфирное волокно | Остальное до 100 |
2. 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", а вспомогательным - полипропиленовое волокно, отличающийся тем, что в качестве основного 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 вспомогательного легкоплавкого волокна использовано легкоплавкое штапельное полипропиленовое волокно толщиной 0,6÷1,7 текс и длиной 50÷90 мм с температурой плавления 150÷160°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÷70 |
| Штапельное полипропиленовое волокно | 5÷20 |
| Штапельное полиэфирное волокно | Остальное до 100 |
