Нетканый иглопробивной материал
Изобретение относится к технологии производства нетканых материалов и может служить основой для производства строительных, отделочных и других подобных материалов. Нетканый иглопробивной материал, содержащий нетканое полотно из синтетических волокон, упрочняющие нити и связующее, при этом упрочняющие нити выполнены из стекловолокна и равномерно расположены вдоль нетканого полотна. При этом нетканое полотно выполнено из не менее чем пяти-семи прочесов, уложенных вдоль и поперек нетканого полотна, упрочняющие нити из стекловолокна уложены на подкладочной поверхности материала и закреплены волокнами полотна под действием иглопробивания нетканого полотна. Технический результат изобретения заключается в повышении прочности и расширении функциональных возможностей нетканого иглопробивного материала. 2 з.п. ф-лы, 2 табл., 2 ил.
Изобретение относится к технологии производства нетканых материалов и может служить основой для производства строительных, отделочных и других подобных материалов.
Известно, что производство нетканых материалов, представляющих собой полотна и изделия, изготовляемые из волокон, нитей или других видов материалов без применения прядения и ткачества, по сравнению с традиционными способами производства, например, текстильной продукции, отличается простотой технологии, повышенной производительностью оборудования, многочисленным ассортиментом полотен. Нетканые материалы с разнообразными эксплуатационными свойствами, изготовленные в условиях автоматизированных производств, обладают широким спектром функциональных возможностей, которые обеспечиваются как за счет использования разнообразного сырья, так и способов получения нетканых материалов [Озеров Б.В., Гусев В.Е. Проектирование производства нетканых материалов. М.: изд-во Легкая и пищевая промышленность, 1984, 400 с.; Бершев Е.Н. и др. Технология производства нетканых материалов. М.: изд-во Легкая и пищевая промышленность, 1982, 352 с.; Петрова И.Н., Андронов В.Ф. Ассортимент, свойства и применение нетканых материалов. М.: Легпромбытиздат, 1991, 208 с.; Бершев Е.Н. и др. Физико-химические и комбинированные способы производства нетканых материалов. М.: Легпромбытиздат, 1993, 353 с.].
Однако независимо от назначения нетканого материала любой материал в своем сегменте должен обладать комплексом хороших физико-химических свойств.
Механическими или физическими свойствами нетканых материалов называют комплекс свойств, определяющих их поведение под действием внешних сил. К ним относят, в частности, прочность и разрывное удлинение.
Кроме физико-химических свойств, все нетканые материалы характеризуются потребительскими показателями качества, к которым относят такие характеристики, как толщина материала, поверхностная плотность, объемная масса, неровнота материала и др.
Для получения наиболее лучшего комплекса физико-химических и потребительских свойств нетканого материала в соответствующем сегменте необходимо правильно выбрать структуру материала.
Для ряда нетканых материалов, используемых в качестве основы для производства линолеума, транспортерных лент, строительных или отделочных материалов, используют иглопробивные материалы.
При этом структуру волокнистого слоя (холста) как правило характеризуют толщина прочеса и холста, число сложений прочеса, неровнота прочеса и холста, доля волокон в смеси, материал волокна, расположение волокон (коэффициент распрямленности и протяженности, угол ориентации), длина волокна, диаметр волокна, распределение волокон по толщине, наличие или отсутствие каркасного слоя, его структура, плотность проколов, глубина проколов, наличие связующего и адгезионных связей.
Известен армодренажный композитный геотекстильный материал, содержащий матрицу из нетканого фильтрующего материала и армирующие элементы [см. описание к патенту РФ №2103439, м. кл. Е01С 5/20, 11/16, опубл. 27.01.1998 г.]. В материале в качестве армирующих элементов использованы полосы из однонаправленного ровингового стекложгута, предварительно пропитанные термопластовым клеем, размещенные на матрице вдоль нее с постоянным шагом, равным 20-50 мм, и скрепленные с матрицей по всей поверхности под действием температуры и давления.
Предполагается, что материал обладает хорошими эксплуатационными свойствами, вследствие упрочнения стекложгутом, и может быть также использован при возведении сооружений, связанных с возведением разного рода насыпей, и может в некоторых случаях исключить возведение традиционных бетонных, железобетонных, каменных и др. противообвальных сооружений.
Однако изготовить подобным образом холст достаточной прочности, предназначенный для производства битумно-полимерных материалов, невозможно, поскольку термопластическое скрепление обратимо и будет разрушено в процессе производства битумно-полимерного материала.
Наиболее близким к заявляемому решению по назначению, технической сущности и достигаемому результату при использовании является нетканый иглопробивной материал, содержащий нетканое полотно из синтетических волокон, упрочняющие нити и связующее, при этом упрочняющие нити выполнены из стекловолокна и равномерно расположены вдоль нетканого полотна [см. описание к патенту США №5118550, м. кл. B05D 1/14, от 02.06.1992 г.]. Нетканое полотно содержит два слоя из непрерывных синтетических нитей, полученных из расплава смеси полибутилена и терефталана в пропорции 87% /13% соответственно с линейной плотностью 7 дтекс и поверхностной плотностью полотна 100 г/м2.
Линейная плотность упрочняющих стеклянных нитей диаметром 9 мкм составляет 2,8-272 текс, они равномерно расположены на расстоянии от 2 до 30 мм и могут быть связаны с нетканым полотном либо нагреванием, либо иглопробиванием, либо и нагреванием, и иглопробиванием. Иглопробивание выполнено с плотностью 50 пр/см2, на глубину 12 мм. Нетканый иглопробивной материал имеет поверхностную плотность 107 г/м2, при 20°С предел прочности 320 Н и относительное удлинение 2,2%, при 180°С соответственно 200 Н и 2,2%.
Описанный выше нетканый иглопробивной материал предназначен для использования в качестве герметизирующего слоя, первичного или вторичного коврового покрытия, для упрочнения крыши, покрытой черепицей, для битуминизации и т.п.
Недостатком описанного выше материала является высокая стоимость вследствие сложности технологического процесса, связанного с получением непрерывных нитей холста из расплава, технологическая сложность и, как следствие, стоимость производства, связанная с необходимостью использовать устройство для получения двух слоев непрерывных синтетических нитей, полученных из расплава. Кроме того, прочностные свойства двухслойного материала, образованного бесконечными нитями, полученными из расплава, не удовлетворяют требованиям современного битумно-полимерного производства, что снижает функциональные возможности нетканого материала.
Поэтому целью заявляемого технического решения является повышение прочности и расширение функциональных возможностей нетканого иглопробивного материала.
Поставленная цель достигается тем, что в известном нетканом иглопробивном материале, содержащем нетканое полотно из синтетических волокон, упрочняющие нити и связующее, при этом упрочняющие нити выполнены из стекловолокна и равномерно расположены вдоль нетканого полотна, согласно изобретению нетканое полотно выполнено из не менее чем пяти прочесов, уложенных вдоль и поперек нетканого полотна, упрочняющие нити из стекловолокна уложены на подкладочной поверхности материала и закреплены вертикальными нитями, полученными иглопробиванием нетканого полотна. Связующее в сухом материале составляет 15-17%, при этом в качестве связующего использован латекс акрилостирольный.
Как видно из описания сущности заявляемого решения, оно отличается от прототипа и, следовательно, является новым.
Решение также обладает изобретательским уровнем. Известен двухслойный материал из синтетических волокон, скрепленных иглопрокалыванием [см. описание к авт. св. СССР №646000, м. кл. D04H 1/46, опубл. 05.02.1979 г.]. Каждый слой этого материала содержит неусадочные волокна с длиной резки от 60 до 90 мм и усадочные волокна с длиной резки от 80 до 100 мм, линейной плотностью 1,00-1,67 текс и гигроскопичностью до 4%, причем направление ориентации одного слоя перпендикулярно направлению ориентации волокон другого слоя. Материал также характеризуется тем, что каждый слой содержит неусадочных волокон в количестве 7-80%, а усадочных (не вытянутых) - от 20 до 30%.
Однако описанный выше материал не обладает техническими характеристиками, предъявляемыми к основам для производства полимерно-битумных кровельных мембран вследствие высокого содержания усадочных волокон.
В основу изобретения поставлена задача улучшения нетканого иглопробивного материала. Вследствие выполнения нетканого полотна из не менее чем пяти-семи прочесов, уложенных вдоль и поперек нетканого полотна, укладки упрочняющих нитей из стекловолокна на подкладочной поверхности материала и закрепления их волокнами полотна, под действием иглопробивания нетканого полотна, обеспечивается технический результат, который заключается в образовании сложных связей между как поперечными, так и продольными нитями прочесов и упрочняющими нитями из стекловолокна. За счет этого обеспечивается увеличение упрочняющего и противоусадочного эффекта упрочняющих нитей в одинаковой степени в поперечном и продольном направлениях.
Предлагаемое техническое решение принципиально отличается от известного решения тем, что материал образован из взаимно перпендикулярных прочесов с вытянутыми, но сохраняющими завитки волокнами, скрепленными с упрочняющими нитями полимерными волокнами нетканого полотна, полученными иглопробиванием.
Предлагаемое техническое решение промышленно применимо и использовано при промышленном производстве нетканого иглопробивного материала марки РУНО.
Фиг.1 - схема расположения прочесов.
Фиг.2 - структура нетканого иглопробивного материала.
Нетканый иглопробивной материал (фиг.1) содержит четыре прочеса 1 вдоль материала и три прочеса 2 перпендикулярно материалу, выполненные из волокон 3 длиной 76-80 мм и линейной плотностью 4,1-4,8 дтекс, которые сохраняют 1-3 завитка, а также упрочняющие нити 4 из стекловолокна с линейной плотностью 68-75 текс. Нити 4 стекловолокна расположены на расстоянии 7-10 мм (фиг.2) при ширине материла 1,01-3,05 м. В качестве связующего использован латекс акрилостирольный, который в сухом материале составляет 15-17%. Параметры и свойства иглопробивного материала представлены в таблицах 1 и 2.
| Таблица 1. | ||||
| Пример 1 | Пример 2 | Пример 3 | Пример 4 | |
| Число слоев прочеса | 7 | 7 | 7 | 7 |
| Материал волокна | полиэстер | полиэстер | полиэстер | полиэстер |
| Длина волокна, мм | 75-80 | 75-80 | 75-80 | 75-80 |
| Плотность укладки армирующих нитей 1/см | 1 | 1 | 1 | 1 |
| Связующее, % | 15-17% в сухом материале | 15-17% в сухом материале | 15-17% в сухом материале | 15-17% в сухом материале |
| Плотность проколов, 1/см2 | 115 | 112 | 110 | 108 |
| Глубина проколов, мм | От 9 до 12 | От 9 до 12 | От 9 до 12 | От 9 до 12 |
| Толщина материала, мм | 0,7 | 0,8 | 0.9 | 1 |
| Таблица 2. | ||||
| Пример 1 | Пример 2 | Пример 3 | Пример 4 | |
| Поверхностная плотность материала, г/см2 | 140 | 150 | 160 | 170 |
| Разрывная нагрузка по длине, Н | 490 | 520 | 560 | 620 |
| Разрывная нагрузка по ширине, Н | 270 | 280 | 300 | 330 |
| Разрывное удлинение по длине, % | 21 | 21 | 22 | 22 |
| Разрывное удлинение по ширине, % | 28 | 28 | 29 | 29 |
| Усадка по длине, % | 3,9 | 4,0 | 3,4 | 3,4 |
| Усадка по ширине, % | 0,4 | 0,4 | 0,2 | 0,2 |
Как видно из описания технической сущности материала и примеров его осуществления, а также из характеристики свойств материала, предлагаемое техническое решение позволяет получить материал, который обладает на 30-40% более высокими прочностными свойствами, чем известные зарубежные аналоги, и, следовательно, более широкими функциональными возможностями.
1. Нетканый иглопробивной материал, содержащий нетканое полотно из синтетических волокон, упрочняющие нити и связующее, при этом упрочняющие нити выполнены из стекловолокна и равномерно расположены вдоль нетканого полотна, отличающийся тем, что нетканое полотно выполнено из не менее чем пяти-семи прочесов, уложенных вдоль и поперек нетканого полотна, упрочняющие нити из стекловолокна уложены на подкладочной поверхности материала и закреплены волокнами полотна под действием иглопробивания нетканого полотна.
2. Нетканый иглопробивной материал по п.1, отличающийся тем, что связующее в сухом материале составляет 15-17%.
3. Нетканый иглопробивной материал по п.1, отличающийся тем, что в качестве связующего использован латекс акрилостирольный.
