Нетканый волокнистый материал (варианты)

Нетканый волокнистый материал (варианты)

Реферат

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