Нетканый огнестойкий материал
Владельцы патента RU 2361973:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный текстильный университет имени А.Н. Косыгина" (RU)
Изобретение относится к нетканым текстильным материалам, преимущественно для спецодежды. Нетканый огнестойкий материал содержит метаарамидные волокна, полиэфирные волокна пониженной горючести и регенерированные метаарамидные волокна в следующем соотношении: метаарамидные волокна - 40-45%; полиэфирные волокна - 10-20%; регенерированные метаарамидные волокна - 40-45%, полученный иглопробиванием при плотности прокалывания от 150 до 200 1/м2 и глубине от 8 до 12 мм. Изобретение преимущественно используется для изготовления спецодежды, обладающей высокой термостойкостью, негорючестью, прочностью, легкостью в обработке, практичностью в соотношении цены и качества, экологичностью, нетоксичностью, устойчивостью при длительной эксплуатации. 1 табл.
Изобретение относится к нетканым текстильным материалам на основе химических волокон, в частности, используемым для изготовления огнезащитного слоя в спецодежде для сварщиков, нефтяников, пожарных, военнослужащих, сотрудников МЧС и др.
Известны огнестойкие материалы из смеси термостойких минеральных волокон и термопластичных органических волокон. Основным недостатком данных материалов является жесткость, минеральные волокна могут мигрировать в пододежное пространство, снижая гигиенические и эксплуатационные свойства материала.
Известен также многослойный материал, включающий иглопробивной материал из углеродных волокон (поверхностной плотности 65-230 г/м2), помещенный между слоями ткани из смеси шерстяного и огнестойкого волокна (поверхностной плотности от 200 до 760 г/м2 (RU 2001176 С1, 5 D04H 1/46, В32В 15/00, А41D 13/02. Теплозащитный многослойный материал). Он является очень тяжелым (суммарная поверхностная плотность достигает 1 кг/м2 и более). Углеродное волокно - токопроводящий элемент. При выработке слоя из углеродного волокна существует опасность загорания оборудования. Волокно в случае миграции (через швы, проколы) в пододежное пространство может вызвать аллергические реакции, спровоцировать удар током, снизить гигиенические и эксплуатационные свойства материала.
Известен гидроструйный способ получения огнестойкого нетканого материала в одежду, заключающийся в перепутывании волокон струями жидкости высокого давления. Получаемый материал имеет поверхностную плотность 40-200 г/м2 и содержит 50-80% огнестойкого синтетического волокна и 20-50% овечьей шерсти. Недостатком данного способа является использование мощных сушильных установок после мокрой обработки. Содержание шерстяного волокна способствует размножению микроорганизмов в материале, костюмы из этого материала дольше сохнут после стирок (BOUS (WO) 7 D04H 1/42, D04H 1/46. Защищающий от термических воздействий огнестойкий ватин для одежды).
Известен огнестойкий нетканый материал, получаемый иглопробивным способом из смеси термопластичных и термостойких волокон в соотношении от 88/12 до 55/45 (WO 2005 001187 А1, 7 D04H 1/46. Огнестойкий нетканый материал и способ его изготовления). Недостатком этого способа является низкая огнестойкость (КИ от 25%) в результате вложения термопластичного волокна, которое при горении выделяет вредные вещества.
Сходство с заявленным материалом состоит в использовании иглопробивного способа получения из смеси термостойких и нетермостойких волокон.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является получение нетканого материала с более высокими огнезащитными свойствами и низкой себестоимостью.
Нетканый огнестойкий материал, преимущественно для спецодежды, выполненный из термостойких метаарамидных волокон, полученный путем иглопрокалывания, дополнительно содержит полиэфирные волокна пониженной горючести и регенерированные метаарамидные волокна и нити в соотношении:
метаарамидные волокна (40-45%)
полиэфирные волокна пониженной горючести (10-20%)
регенерированные метаарамидные волокна и нити (40-45%).
Спецодежда из данного материала обладает высокой термостойкостью, негорючестью, прочностью, легкостью в обработке, практичностью в соотношении цены и качества, экологичностью, нетоксичностью, устойчивостью при длительной эксплуатации.
Прочность материала достигается за счет механического скрепления холста иглами с зазубринами. Иглы захватывают зазубринами волокна холста и протаскивают их из верхних слоев в нижние. Скрепление происходит в основном за счет более длинных и прочных термостойких метаарамидных волокон. Материал получен при глубине прокалывания от 8 до 12 мм и плотности прокалывания от 150 до 250 1/см2 и отличается тем, что в его состав входит 40-45% регенерированных метаарамидных волокон и нитей и 10-20% полиэфирных волокон пониженной горючести.
Поверхностная плотность готового материала может изменяться от 150 до 170 г/м2 в зависимости от степени уплотнения материала в ходе изготовления. Снижение поверхностной плотности ниже 150 г/м2 будет способствовать снижению защитных свойств материала, а повышение поверхностной плотности выше 170 г/м2 нецелесообразно, так как это приведет к необоснованному удорожанию материала.
Иглопрокалывание материала на глубину более 12 мм может способствовать разрушению материала, ухудшению товарного вида готового изделия. Уменьшение глубины прокалывания ведет к меньшей прочности материала в результате того, что меньшее количество зазубрин иглы участвует в процессе уплотнения материала.
Содержание полиэфирных волокон пониженной горючести ниже 10% не позволяет добиваться лучших показателей огнестойкости, не уменьшает стоимости готового изделия за счет дороговизны метаарамидных волокон. Увеличение содержания полиэфирных волокон пониженной горючести выше 20% снижает огнезащитные свойства материала.
При уменьшении плотности прокалывания ниже 200 1/см2 снижается прочность и огнестойкость материала.
Увеличение плотности прокалывания ведет к разуплотнению материала, уменьшению прочностных и огнестойких свойств, к необоснованному снижению производительности оборудования.
Огнестойкий материал иллюстрируется следующими параметрами:
Пример 1. Материал состоит из смеси волокон следующего состава.
Метаарамидное волокно - 45%
Полиэфирное волокно пониженной горючести - 10%
Регенерированные метаарамидные волокна и нити - 45%.
Для получения материала использовали иглопробивную машину ИМ-1800МА. Иглопрокалывание осуществлялось с одной стороны в два прохода.
Параметры работы иглопробивной машины:
Подача на прокол - 3,5 мм
Проекционная плотность игл - 3500 1/м
Плотность прокалывания 200 1/см2 (за два прохода)
Глубина прокалывания 12 мм.
Тип игл (ОСТ 27-09-262-78) 60-75-222.
Пример 2.
Метаарамидное волокно - 42,5%
Полиэфирное волокно пониженной горючести - 15%
Регенерированные метаарамидные волокна и нити - 42,5%
Иглопрокалывание осуществлялось по примеру 1.
Пример 3.
Метаарамидное волокно - 40%
Полиэфирное волокно пониженной горючести - 20%
Регенерированные метаарамидные волокна и нити - 40%
Иглопрокалывание осуществлялось по примеру 1.
Пример 4.
Метаарамидное волокно - 45%
Полиэфирное волокно пониженной горючести - 10%
Регенерированные метаарамидные волокна и нити - 45%
Иглопрокалывание осуществлялось с одной стороны в один проход. Параметры работы иглопробивной машины:
Подача на прокол - 2,3 мм
Проекционная плотность игл - 3500 1/м
Плотность прокалывания 150 1/см2.
Тип игл (ОСТ 27-09-262-78) 60-75-222.
Пример 5.
Метаарамидное волокно - 45%
Полиэфирное волокно пониженной горючести - 10%
Регенерированные метаарамидные волокна и нити - 45%
Иглопрокалывание осуществлялось с одной стороны в два прохода.
Параметры работы иглопробивной машины:
Подача на прокол - 2,8 мм
Проекционная плотность игл - 3500 1/м
Плотность прокалывания 250 1/см2 (за два прохода).
Тип игл (ОСТ 27-09-262-78) 60-75-222.
Пример 6.
Метаарамидное волокно - 42,5%
Полиэфирное волокно пониженной горючести - 15%
Регенерированные метаарамидные волокна и нити - 42,5%
Иглопрокалывание осуществлялось по примеру 4.
Пример 7.
Метаарамидное волокно - 42,5%
Полиэфирное волокно пониженной горючести - 15%
Регенерированные метаарамидные волокна и нити - 42,5%
Иглопрокалывание осуществлялось по примеру 5.
Пример 8.
Метаарамидное волокно - 40%
Полиэфирное волокно пониженной горючести - 20%
Регенерированные метаарамидные волокна и нити - 40%
Иглопрокалывание осуществлялось по примеру 4.
Пример 9.
Метаарамидное волокно - 40%
Полиэфирное волокно пониженной горючести - 20%
Регенерированные метаарамидные волокна и нити - 40%
Иглопрокалывание осуществлялось по примеру 5.
В таблице представлены характеристики и результаты испытаний теплозащитного огнестойкого материала, предназначенного для создания спецодежды.
Результаты испытаний материалов, изготовленных из смеси полиэфирных волокон пониженной горючести, метаарамидных волокон и регенерированных волокон и нитей, показывают, что свойства (наиболее интересующее нас - кислородный индекс) снижаются при снижении плотности прокалывания и при уменьшении глубины прокалывания холста. Защитные свойства огнестойкого теплозащитного материала снижаются при уменьшении содержания метаарамидных волокон, при этом содержание полиэфирных волокон пониженной горючести не должно быть низким, дабы не увеличить себестоимость готового изделия.
Поверхностная плотность материала уменьшается при увеличении плотности прокалывания свыше 200 1/см2, увеличивается его воздухопроницаемость, снижается кислородный индекс.
Таким образом, получаемый огнестойкий материал обладает по сравнению с прототипом повышенными защитными и физико-механическими показателями и снижает себестоимость готового изделия.
| Таблица | ||||||||||
| N п/п | Показатели | Примеры | ||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | ||
| 1 | Поверхностная плотность, г/м2 | 150 | 150 | 150 | 154 | 129 | 155 | 128 | 156 | 137 |
| 2 | Толщина, мм | 3,4 | 3,2 | 2,9 | 2,5 | 1,7 | 2,2 | 1,7 | 2,1 | 1,5 |
| 3 | Воздухопроницаемость, дм3/с·м2 | 950 | 940 | 967 | 788 | 999 | 834 | 1020 | 850 | 1024 |
| 4 | Огнестойкость (КИ), % | 29,7 | 29,3 | 28,9 | 30,5 | 28,8 | 30,3 | 28,1 | 30,1 | 27,4 |
| 5 | Жесткость, гс | 7,0 | 8,9 | 7,4 | 6,4 | 10,6 | 6,2 | 9,4 | 5,3 | 8,4 |
| 6 | Разрывная нагрузка по длине, даН | 4,2 | 4,1 | 4,0 | 4,1 | 5,1 | 3,7 | 3,6 | 3,5 | 4,4 |
| 7 | Разрывная нагрузка по ширине, даН | 5,1 | 5,9 | 5,8 | 6,8 | 5,4 | 6,3 | 4,2 | 6,5 | 4,2 |
| 8 | Удлинение при разрыве по длине, % | 166 | 160 | 158 | 152 | 126 | 150 | 140 | 148 | 139 |
| 9 | Удлинение при разрыве по ширине, % | 89 | 90 | 92 | 97 | 93 | 97 | 97 | 99 | 99 |
Нетканый огнестойкий материал, преимущественно для спецодежды, выполненный из термостойких метаарамидных волокон, полученный путем иглопрокалывания, отличающийся тем, что он дополнительно содержит полиэфирные волокна пониженной горючести и регенерированные метаарамидные волокна и нити в соотношении:
| метаарамидные волокна | 40-45% |
| полиэфирные волокна пониженной горючести | 10-20% |
| регенерированные метаарамидные волокна и нити | 40-45% |
