Биаксиизотропная ткань для защитной одежды

Биаксиизотропная ткань для защитной одежды

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к текстильной промышленности и может быть использовано для изготовления средств защиты людей, преимущественно бронежилетов и бронепластин. Предлагаемая ткань может быть также использована для пошива специальной защитной спортивной одежды фехтовальщиков: спортивных костюмов, защитных набочников и тренировочных нагрудников.

Ткани нового поколения для изготовления средств защиты людей должны обладать следующими показателями эксплуатационных свойств: биаксиизотропностью структуры, высоким (не менее 0,9 кгс/г) коэффициентом сопротивляемости при относительно низкой (не более 5,0 гс/см) жесткости на изгиб.

Биаксиизотропными считаются ткани, выполненные из одинаковых по сырьевому составу и линейной плотности нитей основы и утка, с одинаковыми раппортами по основе и утку. Поэтому эти ткани, как правило, имеют в направлениях основы и утка одинаковые или близкие по величине (отличающиеся не более чем на ±15%) структурно-геометрические параметры строения и показатели физико-механических свойств. Такая структура биаксиизотропных тканей вызвана необходимостью воспринимать в процессе эксплуатации воздействие одинаковых или близких по величине рабочих нагрузок одновременно в направлении основы и утка.

Известна однослойная биаксиизотропная защитная ткань, выполненная полотняным переплетением, с наполнением 100-150% и коэффициентом уплотненности переплетения 0,75-1,0, содержащая высокопрочные комплексные основные и уточные нити армос линейной плотности 58-100 текс, с соотношением диаметров элементарной и комплексной нити 1:300, при этом коэффициенты круток нитей составляют: основных - 7...15, уточных 2...15 [Патент России №2041986, по кл. МКИ⁶ D 03 D 15/00, опубл. 20.08.1995].

Данная защитная ткань, предназначенная для изготовления средств защиты людей и пошива защитной одежды: бронежилетов, бронепластин и спортивной одежды фехтовальщиков, не соответствует современным требованиям, так как обладает недостаточным коэффициентом сопротивляемости (0,614-0,671) при повышенной (7,2-9,6 кгс/см) жесткости на изгиб, поэтому люди, экипированные защитными средствами или защитной одеждой, пошитой из этой ткани, испытывают некоторый дискомфорт и повышенную утомляемость.

Известна также многослойная ткань, используемая для армирующего элемента композиционного материала, для оформления интерьеров помещений, для изготовления защитной одежды и других целей. Данная ткань состоит из трех слоев нитей, расположенных в каждом слое параллельно друг другу. Верхний и нижний слои образованы из уточных нитей, средний слой - из основных нитей. Уточные нити перпендикулярны основным нитям. Слои просто наложены один на другой без переплетения нитей. Соединение слоев осуществляется с помощью дополнительных перевивочных основных нитей. Перевивочные основные нити расположены взаимодействующими парами, одна нить каждой пары осуществляет провязывание группы уточных нитей обоих слоев, проходя над уточными нитями верхнего слоя и под уточными нитями нижнего слоя, а другая нить каждой пары осуществляет провязывание соседней группы уточных нитей, но в обратном порядке. В результате на верхней и нижней поверхностях ткани получается цепное полотняное переплетение. Основные нити среднего слоя также идут парами, между которыми располагается пара перевивочных основных нитей. Линейная плотность перевивочных нитей должна быть гораздо меньше линейной плотности основных и уточных нитей, образующих слои ткани, с тем, чтобы можно было получить ткань с заданными свойствами в соответствии с ее назначением [Патент США №4748996, МКИ⁴ В 32 В 5/04, D 32 D 5/12, опубл. 07.06.1988 г. НКИ 139/415].

Наличие в данной ткани трех слоев прямолинейно расположенных нитей делает ее жесткой, с низкой степенью драпируемости, поэтому люди, экипированные защитными средствами или защитной одеждой, пошитой из этой ткани, будут испытывать некоторый дискомфорт и повышенную утомляемость. Кроме того, недостатком ткани является наличие в ней двух разнопереплетающихся систем основных нитей: нитей среднего слоя, несущих нагрузку, и перевивочных нитей, не несущих нагрузку и тем самым обусловливающих нерациональное использование сырья.

Кроме того, известна однослойная креповая ткань, содержащая крученые основные и уточные нити, с четырехниточным раппортом по основе и восьминиточным раппортом по утку, выполненная мелкоузорчатым переплетением, состоящим из двух частей, одна из которых образована перестановкой основных нитей по отношению к другой части, обеспечивающей одинаковое количество перекрытий основных нитей с уточными в пределах раппорта [Авторское свидетельство СССР №1276696, по кл. D 03 D 15/00, опубл. 11.03.83].

Наличие в переплетении данной креповой ткани чередующихся коротких и длинных перекрытий нитей основы и утка повышает ее плотноемкость до 160% наполнения и снижает ее жесткость на 25-30%. Однако в пределах раппорта в данной креповой ткани содержатся разнопереплетающиеся нити основы и утка, кроме того, раппорт ткани по основе вдвое меньше раппорта по утку, что делает ее структуру неоднородной в направлениях основы и утка и, следовательно, неприменимой для изготовления защитной одежды.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является однослойная биаксиизотропная ткань «Кольчуга» для защитной одежды, выполненная креповым переплетением с шестиниточным раппортом по основе и утку, в пределах которого каждая нить основы и утка имеет по одному длинному трехниточному перекрытию и по три коротких однониточных перекрытия, причем каждое трехниточное перекрытие продолжают три коротких и, наоборот, после трех коротких однониточных перекрытий следует одно длинное трехниточное перекрытие, каждый раз образуя последовательность перекрытия, равную 3/1+1/1 или 1/3+1/1. Любая из двух половин шестиниточного раппорта этой ткани размером 3×6 или 6×3 вдоль нитей основы или утка, повернутая на угол 180°, идентична второй, неповернутой, половине, а сам раппорт переплетения имеет ось симметрии, проходящую по одной из диагоналей [Патент России №2137868, по кл. МКИ⁶ D 03 D 15/00, опубл. 20.09.1999. Бюл. №26].

Защитная ткань «Кольчуга», предназначенная для изготовления средств защиты людей и пошива защитной одежды: бронежилетов, бронепластин и спортивной одежды фехтовальщиков, не соответствует современным требованиям, из-за недостаточного коэффициента сопротивляемости (0,744-0,753), поэтому бронежилеты и бронепластины, изготовленные из этой ткани, обладают повышенной материалоемкостью, так как для достижения заданных защитных свойств потребуется большее число слоев исходной ткани.

Технической задачей настоящего изобретения является создание биаксиизотропной ткани нового поколения для защитной одежды с коэффициентом сопротивляемости не менее 0,9 при относительно низкой (не более 5,0 гс/см) жесткости на изгиб.

Данная задача решена тем, что предлагаемая биаксиизотропная ткань для защитной одежды выполнена креповым переплетением из одинаковых по сырьевому составу и линейной плотности нитей основы и утка, с одинаковыми раппортами по основе и утку. В раппорте переплетения любая из двух половин рисунка шестиниточного раппорта размером 3×6 или 6×3 вдоль нитей основы или утка, повернутая на угол 180 градусов, идентична второй, неповернутой, половине. Ткань выполнена полутораслойной, слои в ней соединены между собой одновременно всеми нитями основы и утка, переходящими из слоя в слой, а каждая из нитей основы и утка образует в раппорте переплетения по два длинных двухниточных и по два коротких однониточных перекрытия. Сечения рисунка раппорта переплетения по диагоналям образуют четыре треугольных фрагмента, каждый из которых, будучи повернут на 180°, совпадает с рисунком соответствующего симметричного ему неповернутого фрагмента.

Указанные отличительные признаки, каждый в отдельности и все совместно, направлены на решение поставленной задачи и являются существенными.

Заявляемое расположение нитей основы и утка в раппорте переплетения позволяет получить ткань для защитной одежды с коэффициентом сопротивляемости от 0,905 до 0,912, низкой жесткостью на изгиб (не более 5,0 г/см), более высокой (не менее 454 кгс) механической прочностью на продавливание стальным шариком диаметром 8 мм.

На фиг.1 приведен рисунок полного раппорта переплетения предлагаемой биаксиизотропной ткани для защитной одежды с совмещенными с ним схемами расположения нитей в сечениях ткани вдоль нитей основы и утка. На фиг.1 приняты следующие условные обозначения нитей: О₁...О₆ - нити основы с порядковыми номерами от 1 до 6; У₁...У₆ - нити утка с порядковыми номерами от 1 до 6.

На фиг.2 приведен заправочный рисунок этой ткани с совмещенными с ним схемами сечений рисунка раппорта переплетения вдоль основы и утка, а также по диагоналям.

Предлагаемую ткань изготавливают:

- из химических высокомодульных нитей «СВМ», «армос», «русар», «терлон», «кевлар» на челночных ткацких станках, если она предназначена для изготовления средств защиты людей (бронежилетов или бронепластин);

- из полиэфирных комплексных крученых нитей на челночных или микрочелночных ткацких станках, если она предназначена для пошива спортивной одежды фехтовальщиков.

Для подтверждения технического результата изобретения были изготовлены экспериментальные ткани предложенной конструкции. Технические характеристики изготовленных тканей предлагаемой структуры в сравнении с характеристиками защитных тканей - аналога 1 и прототипа - приведены в таблице.

Данные таблицы показывают, что заявляемая ткань в сравнении с тканями - аналогом и прототипом - имеет более высокий коэффициент сопротивляемости (0,905-0,912 против 0,614-0,753) при оптимальной жесткости на изгиб (4,6-4,8 гс/см), т.е. по своим свойствам она явно превосходит известные материалы.

Защитная одежда, выполненная из патентуемой ткани, легче, мягче и комфортнее, кроме того, в ней используется меньше слоев-прокладок.

ТаблицаТехническая характеристика предлагаемых защитных тканей в сравнении с аналогом и прототипом
Наименование показателей	Ткань-аналог по патенту РФ №2041986 из нитей «армос» линейной плотности	Ткань-прототип «Кольчуга» по патенту РФ №2137868 из нитей «армос» линейной плотности	Заявляемая ткань для бронежилетов и бронепластин из нитей «армос» линейной плотности
	58 текс	100 текс	58 текс	100 текс	58 текс	100 текс
Переплетение	полотняное	полотняное	креповое	креповое	1,5-слойное	1,5-слойное
Ширина, см	150	150	150	150	150	150
Толщина, мм	0,75	0,95	0,83	1,10	1,26	1,41
Поверхностная плотность, г/м2	285	365	330	425	498	648
Количество нитей на 10 см:
по основе	240	180	280	210	386	294
по утку	200	150	240	180	380	286
Разрывная нагрузка полоски ткани размером 50×200 мм, кгс:
по основе	1005	1280	1350	1750	1708	2245
по утку	850	1140	1070	1530	1685	2187
Устойчивость ткани на продавливание стальным шариком диаметром 8 мм, кгс	175	245	250	316	454	587
Коэффициент сопротивляемости (устойчивость защитной ткани на продавливание стальным шариком диаметром 8 мм, приходящаяся на единицу поверхностной плотности), кгс/г	0,614	0,671	0,753	0,744	0,912	0,905
Жесткость ткани на изгиб, гс/см	7,2	9,6	3,8	4,9	4,6	4,8

Биаксиизотропная ткань для защитной одежды, выполненная креповым переплетением из одинаковых по сырьевому составу и линейной плотности нитей основы и утка с одинаковыми раппортами по основе и утку, в каждом из которых любая из двух половин рисунка шестиниточного раппорта переплетения размером 3×6 или 6×3 вдоль нитей основы или утка, повернутая на угол 180°, идентична неповернутой половине, отличающаяся тем, что ткань выполнена полутораслойной, в которой слои соединены между собой одновременно всеми нитями основы и утка, переходящими из слоя в слой, а каждая из нитей основы и утка образует в раппорте переплетения по два длинных двухниточных и по два коротких однониточных перекрытия, при этом сечения рисунка раппорта переплетения по двум диагоналям образуют четыре треугольных фрагмента, каждый из которых, будучи повернут на 180°, совпадает с рисунком соответствующего симметричного ему неповернутого фрагмента.