Многослойный комбинированный материал

Многослойный комбинированный материал

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Предлагаемое изобретение относится к легкой промышленности, техническое решение изобретения направлено на разработку многослойного комбинированного материала для одежды различного функционального назначения.

Производство современных многослойных материалов связано с различными комбинациями текстильных полотен с полимерными материалами (холсты из скрепленных полимерных волокон, пленки, закрытоячеистые вспененные материалы и др.).

В патентах РФ №№20004169, 2004170, 20004171 холст из скрепленных между собой волокон полимера «Синтепон» арт. 935568 используют как объемный утеплитель, расположенный между двумя текстильными полотнами. Данные технические решения позволили улучшить упругоэластические свойства изделий и повысить их формоустойчивость. В указанных технических решениях отсутствуют показатели гигиенических и теплофизических свойств готовых материалов.

В патенте РФ №2106100 описано техническое решение по созданию пакета материалов для утепленного белья, включающее верхний и нижний слои из текстильный материалов, имеющих ворсистую поверхность (или ворсованных с двух сторон), расположенную внутри пакета, и промежуточный слой из оленьей шерсти с поверхностной плотностью 120 г/м² при тепловом сопротивлении пакета утепленного белья не менее 0,196 м²·град/Вт и его гигроскопичности не менее 16%.

В издании «Искусственные кожи для верха обуви и методика их оценки», авторы В.А.Егорычева, С.П.Скворчинская, «Легкая индустрия», М., 1970, с.80, приведены данные о потере влаги организмом человека при различной работе в зависимости от температуры воздуха. Сопоставляя с тем, что тепловое сопротивление уменьшается с ростом выделяемой организмом человека и поглощенной гигроскопичным элементом пакета влаги, отмечаем, что для предложенного пакета утепленного материала представленных показателей недостаточно.

Аналогичными недостатками характеризуются технические решения по патентам РФ №2129815 и 2170048, где в первом случае для поддержания комфортного теплового режима используют для основного слоя малопроницаемую ткань с воздухопроницаемостью до 50 л/м²·с, синтетический или натуральный объемный утеплитель и воздухопроницаемую подкладку с воздухопроницаемостью от 50 до 400 л/м²·с, а во втором техническом решении - пакет теплосберегающей одежды в качестве утеплителя содержит несколько слоев закрытоячеистого пенополиэтилена с плотностью 20-50 кг/м³ и толщиной 0,5-3,0 мм. Теплофизические и гигиенические показатели в данных технических решениях отсутствуют.

В патенте РФ №2255637 представленное техническое решение связывает тепловое сопротивление пакета многослойного текстильного материала, где в качестве промежуточного слоя используют полиолефиновую пленку толщиной 40-120 мкм с одно- или двусторонней алюминиевой металлизацией, с его паропроницаемостью. Получаемый материал имеет:

тепловое сопротивление - 0,11-0,12 м² град/Вт;

паропроницаемость - 12,11-13,1 мг/м²·с.

Материал имеет изнаночный слой из искусственного меха и предназначен для внутренних деталей зимней обуви. Однако в данном решении нет данных о пакете обувного материала, где нижний слой - предложенный материал, а верхний из натуральной или искусственной кожи.

Является установленным фактом, что увеличение теплопотерь через пакеты одежды из многослойных комбинированных материалов зависит от влаги, скапливаемой в слоях материала в результате потоотделения, и выделяемое телом тепло уходит с влагой наружу, поскольку теплопроводность воды значительно выше теплопроводности текстильных материалов и воздуха. (Коэффициент теплопроводности воды составляет 0,6 Вт/м·град) [См., например: С.Н.Ильин, М.Х.Берштейн «Искусственные кожи». М.: Легкая и пищевая промышленность, 1983, с.60-61; В.А.Егорычева, С.П.Скворчинская «Искусственные кожи для верха обуви и методика их оценки». М.: Легкая индустрия, 1970,с. 105-113; Г.Н.Кукин и др. «Текстильное материаловедение». М.: Легпромиздат, 1992, с.173-176].

Аналогом предложенного технического решения является решение, предложенное в патенте РФ №2404896, в котором в качестве полимерного слоя используют пористый полиэфируретан (ПЭУ). Из описания изобретения известно, что многослойный комбинированный материал включает лицевую ткань с поверхностной плотностью 110-230 г/м² и присоединенный к нему пористый ПЭУ-слой при соотношении по массе слоев материала соответственно: 41-73: 27-59, адгезионный слой 15-20 г/м², нижний слой - 50-70 г/м². Расчеты показали, что многослойный комбинированный материал имеет следующие показатели:

поверхностная плотность, г/м2	- 328-405
соотношение слоев по массе:
верхний слой материала	- 0,33-0,57
нижний слой	- 0,15-0,17
микропористый ПЭУ-слой*	- 0,28-0,50

(*В дальнейшем для удобства расчетов объединяли поверхностные плотности полимерных слоев, например, пористый ПЭУ-слой - 158 г/м² суммируется с поверхностной плотностью адгезионного слоя - 15 г/м². В результате в расчете пористый ПЭУ-слой имеет поверхностную плотность 173 г/м².)

Микропористый ПЭУ-слой получают из композиции состава (по сухому веществу на 1 м² в мас.%): ПЭУ - 68,2-73,0; поверхностно-активное вещество (ПАВ) - 2,0-2,61; микрокристаллическая целлюлоза - 25,0-29,4, которая перед нанесением на лицевую ткань разбавляется диметилформамидом (ДМФА) до вязкости 170-180 пуаз.

Прототипом предлагаемого технического решения является конструкция многослойного комбинированного материала, описанная в патенте РФ №2412625, основным элементом которого является мембрана, сформированная коагуляционным методом на изнаночной стороне тканого полотна из композиции состава, мас.%:

ПЭУ - 79-97,7,

ПАВ - 0,2-1,0,

микрокристаллическая целлюлоза - 2,0-20,0,

разбавленной ДМФА до вязкости 170 пуаз.

Готовый пакет комбинированного материала имеет паропроницаемость - 690-720 г/м²·сутки. Однако данные технические решения не имеют сведений о теплофизических свойствах комбинированного материала.

Техническая задача предлагаемого изобретения - разработка конструкции многослойного комбинированного материала для одежды различного функционального назначения, в которой оптимизированы теплофизические и гигиенические показатели.

Поставленная техническая задача решается тем, что в многослойном комбинированном материале, включающем верхний слой из текстильного полотна с нанесенным на его изнаночную сторону пористым полимерным слоем, адгезионный и нижний слои, пористый полимерный слой формируют на изнаночной стороне текстильного полотна верхнего слоя из композиции состава (мас.%):

Полиэфируретан	- 92,08-94,84
Диметилформамид	- 0,759-1,106
Поверхностно-активное вещество	- 0,759-1,106
Ди-2-этилгексилфталат	- 0,759-1,106
Микрокристаллическая целлюлоза	- 2,884-4,604

с привесом по сухому веществу 58-62 г/м², разбавленной ДМФА до вязкости 170 пуаз, при этом текстильное полотно верхнего слоя материала имеет поверхностную плотность - 128-301 г/м², коэффициент теплопроводности - 0,042-0,078 Вт/м·град, паропроницаемость не менее 696 г/м²·сутки, а текстильное полотно нижнего слоя имеет поверхностную плотность - 204-433 г/м², коэффициент теплопроводности - 0,052-0,082 Вт/м·град, паропроницаемость не менее 722 г/м²·сутки при минимальной поверхностной плотности многослойного комбинированного материала - 417 г/м², коэффициенте теплопроводности не выше 0,046 Вт/м·град, паропроницаемости не менее 652 г/м²·сутки и соотношении слоев материала по массе - 0,31:0,49:0,20, а при максимальной поверхностной плотности многослойного комбинированного материала, равной 819 г/м², имеет коэффициент теплопроводности не выше 0,056 Вт/м·град, паропроницаемость - не менее 765,6 г/м²·сутки и соотношение слоев материала по массе - 0,37:0,53:0,10. Варианты исполнения многослойного комбинированного материала в виде готовых пакетов имеют:

соотношение слоев по массе:
верхний слой материала	0,20-0,40	0,30-0,51	0,40-0,49	0,37:
нижний слой материала	0,40-0,67	0,345-0,60	0,37-0,42	0,53:
мембрана	0,20-0,13	0,145-0,10	0,14- 0,18	0,10
поверхностная плотность, г/м2,	417-646	590-800	484-604	819
коэффициент теплопроводности, Вт/м·град, не более	0,046-0,052	0,047-0,058	0,049-0,054	0,056
паропроницаемость,г/м2·сутки, не менее	652-710	690-774	645-795	765,6

По изобретению использовали:

1. Текстильные полотна производства Брянского камвольного комбината (БКК);

2. Ворсованные трикотажные полотна фирмы "Biruna" (Польша);

3. Трикотажный мех производства ЗАО «Промсинтекс» г.Оренбург;

4. Ткань плащевая полиэфирная (ПЭ) (ГОСТ 28486-90);

Артикулы, состав и свойства текстильных полотен представлены в таблице №1.

5. Полиэфируретан (ПЭУ) марки «Витур-0512», «Витур-0515», растворы с содержанием сухого вещества 25% - ТУ 6-55-221-085-89;

6. Диметилформамид (ДМФА) - ТУ 6-09-3720-93;

7. Поверхностно-активное вещество (ПАВ) ОП-10 ГОСТ 8433-93;

8. Ди-(2-этилгексил)фталат (ДОФ) - ГОСТ 87728-88;

9. Микрокристаллическая целлюлоза - ТУ75.05706-55-90;

10. Порошковые термопласты фирмы "ROWA KAG", Германия, торговые марки: «Ровалит» - 300-1/28/0-300», Тпл. 102-105°C;

«Ровалит» - 300-1/28/0-300, Тпл. 125-128°C;

«Ровалит» - 100-20/80-200, Тпл. 126-129°C.

Изобретение иллюстрируют примеры:

Пример 1.

На изнаночную сторону текстильного полотна (ГОСТ 28486-90) с поверхностной плотностью 128 г/м², коэффициентом теплопроводности 0,042 Вт/м·град, паропроницаемостью 887 г/м²·сутки, ножевой раклей с зазором 0,25 мм на жестком столе наносят композицию, разбавленную ДМФА до вязкости 170 пуаз, состава (мас.%.):

Раствор ПЭУ марки «Витур-0515»	- 92,08
ДМФА	- 0,759
ПАВ	- 0,759
ДОФ	- 0,759
Микрокристаллическая целлюлоза	- 2,884

с привесом по сухому веществу 58 г/м², и после коагуляции, отмывки ламината от ДМФА и его сушки ламинат дублируют со стороны мембраны с трикотажным полотном арт. 02447552 F с поверхностной плотностью 204 г/м², коэффициентом теплопроводности 0,059 Вт/м·град и паропроницаемостью 817,8 г/м²·сутки с получением многослойного комбинированного материала, готовый пакет которого имеет:

поверхностная плотность	- 417 г/м2
коэффициент теплопроводности	- 0,046 Вт/м·град
паропроницаемость	- 652,5 г/м2·сутки
при соотношении слоев по массе:
верхний слой	- 0,31
нижний слой	- 0,49
*мембрана	- 0,2

(*См. примечание выше)

Термоклеевое покрытие представляет собой хаотично расположенные термоклеевые точки диаметром до 1 мм, расположенные на расстоянии до 3 мм с поверхностной плотностью 27 г/м², свойства материала представлены в таблице 3.

Пример 2.

Аналогично примеру 1 получают многослойный комбинированный материал, включающий текстильное полотно для верхнего слоя с поверхностной плотностью 301 г/м² (см. таблицу №1), коэффициентом теплопроводности 0,052 Вт/м·град и паропроницаемостью 1026,6 г/м²·сутки с сформированной на его изнаночной стороне мембраны из композиции состава (мас.%):

Раствор ПЭУ марки «Витур-0515»	- 93,5
ДМФА	- 0,93
ПАВ	- 0,93
ДОФ	- 0,93
Микрокристаллическая целлюлоза	- 3,74,

разбавленной ДМФА до вязкости 170 пуаз с привесом по сухому веществу - 60 г/м². Ламинат дублируют с текстильным полотном нижнего слоя материала, имеющего поверхностную плотность 433 г/м², коэффициент теплопроводности 0,058 Вт/м·град и паропроницаемость 745 г/м²·сутки.

Готовый пакет многослойного комбинированного материала имеет:

поверхностная плотность	- 819 г/м2
коэффициент теплопроводности	- 0,056 Вт/м·град
паропроницаемость	- 765,6 г/м2·сутки

соотношение слоев по массе: 0,37:0,53:0,10.

Свойства материала представлены в таблице 3.

Аналогично примерам 1 и 2 готовят многослойные комбинированные материалы из композиций, составы и соотношение слоев которых представлены в таблице 2. По примеру 4 мембрана не формировалась, т.к. слой полимерного покрытия формировался дискретно (привес полимерного покрытия недостаточен).

Свойства многослойного комбинированного материала по примеру 5 представлены в таблице 3.

В таблице 1 приведены характеристики исходных текстильных полотен верхнего и нижнего слоев для получения многослойных комбинированных материалов.

В таблице 4 представлены физико-механические показатели группы многослойных материалов, соотнесенные с паропроницаемостью и коэффициентом теплопроводности.

По техническому решению, предложенному в описании патента РФ №2404896, пакеты многослойных комбинированных материалов можно формировать за счет варьирования соотношениями по массе материалов верхнего слоя и ПЭУ пористого слоя, что ограничивает ассортимент материалов для одежды. Формирование пакетов многослойных материалов по прототипу ограничено соотношениями по массе верхнего слоя материала и почти постоянной величиной доли мембраны. Данные, представленные в таблице 5, свидетельствуют о том, что предложенная конструкция многослойного комбинированного материала обеспечивает значительное расширение ассортимента одежных материалов, что подтверждается нижеприведенными данными.

Анализ таблиц 3 и 4 в сопоставлении с существующими материалами для верхней одежды типа искусственной кожи свидетельствует о том, что теплосберегающие и гигиенические показатели предложенных многослойных комбинированных материалов обеспечат комфортные свойства одежды в диапазоне температур от 0 до минус 10°С, т.к. при малой гигроскопичности материалов и удовлетворительной паропроницаемости не происходит конденсации влаги в объеме материала и резкого изменения коэффициента теплопроводности.

Для сравнения приведены коэффициенты теплопроводности известных искусственных материалов для одежды (Вт/м·град):

Винилискожа-Тр одежная «Волжанка»	- 0,079
Винилуретанискожа-Тр одежная пористая	- 0,084
Уретанискожа одежная «Лакстрин»	- 0,055
Эластоискожа-Т одежная пористая	- 0,071

При паропроницаемости не менее 602,5 г/м²·сутки (см С.Н.Ильин, М.Х.Берштейн, «Искусственные кожи». - М.: Легкая и пищевая промышленность, 1983, с 60-61).

Таблица 2
ПЭУ- композиции для формирования мембран
№ п/п	Состав и свойства	Аналог Патент РФ 2404896	Прототип Патент РФ 2412625	Предлагаемые примеры
1	2	3	4	5	с 6 по 20
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
1.	ПЭУ«Витур 0512»	68,2-73,0	79,0-97,7	-	93,5	-	90,0	95,5	-
	ПЭУ «Витур 0515»	-	-	92,08	-	94,4	-	-	93,5
2.	ДМФА*	-		0,759	0,930	1,106	0,65	1,50	0,930
3.	ПАВ	2,0-2,61	0,3-1,0	0,759	0,930	1,106	0,65	1,50	0,930
4.	ДОФ	-	-	0,759	0,930	1,106	0,65	1,50	0,930
5.	Микрокристаллическая целлюлоза	25,0-29,4	3,25-8,87	2,884	3,740	4,604	2,0	5,5	3,74
6.	Привес покрытия, г/м2	85-158	80-150	58,0	60,0	62,0	55,0	65,0	60,0
7.	Адгезионный слой, г/м2	15-20	15-20	27,0	25,0	23,0	30,0	20,0	25,0
8.	Соотношение слоев многослойных материалов по массе:
	верхний слой:	0,33-0,57	0,50-0,53	0,310	0,370	0,360	мембрана не формируется	0,30	см. таблицу №4
	нижний слой:	0,15-0,17	0,14-0,18	0,490	0,530	0,50	0,50
	мембрана	0,28-0,50	0,33-0,32	0,20	0,10	0,14	0,20
*Композиции перед использованием разбавляют до рабочей вязкости 170-180 пуаз.

Таблица 3
Показатели многослойных комбинированных материалов
Примеры	Комбинации текстильных полотен Артикул текстильных полотен	Поверхностная плотность, г/м2	Коэффициент теплопроводности, Вт/м·град	Паропроницаемость, г/м2·сутки	Соотношение слоев по массе: верхний слой: нижний слой: мембрана
верхний слой	нижний слой
1	2	3	4	5	6	7
1	ГОСТ 28486-90	02447552F	417	0,046	652,5	0,31:0,49:0,20
2	2570	МНС 53500601	819	0,056	765,6	0,37:0,53:0,10
3	2551	C1157552F	633	0.05	774.0	0,36:0,50:0,14
4	2289	01107552F	мембрана не формируется
5	ГОСТ 28486-90	478302L	434	0,046	665,0	0,30:0,50:0,20
6	2570	02447552 L	590	0,052	695,0	0,51:0,345:0,145
7	2570	C1157552F	706	0,047	700,0	0,426:0,453:0,121
8	2570	МНС 4500801-1	800	0,056	725,0	0,376:0,517:0,110
9	ГОСТ 28486-90	МНС 53500601	646	0,048	710,0	0,20:0,67:0,13
10	2447	МНС 4500801-1	698	0,058	774,0	0,30:0,60:0,10

Таблица 4
Показатели многослойных комбинированных материалов
Примеры	Комбинации текстильных полотен	Поверхностная плотность, г/м2	Разрывная нагрузка, Н полоска 50x100 мм	Относительное удлинение, %	Сопротивление раздиранию, Н	Коэффициент теплопроводности, Вт/м·град	Паропроницаемость, г/м2·сутки	Соотношение слоев по массе: верхний слой:нижний слой:мембрана
Артикул текстильных полотен
продольное направление	поперечное направление	продольное направление	поперечное направление	продольное направление	поперечное направление
верхний слой	нижний слой
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13
11	2551	0275 7552 F	522	1337,0	1223,0	47,0	46,0	144,0	157,0	0,049	735,0	0,44: 0,40:0,16
12	2447	0110 7552 F	506	1140,0	920,0	46,0	39,0	145,0	162,0	0,052	679,0	0,40: 0,40:0,20
13	2447	МНС 53500601	717	1248,0	725,0	45,0	38,0	175,0	220,0	0.048	681,0	0,30: 0,60:0,10
14	2289	МНС 53500601	716	873,0	738,0	33,0	33,0	213,0	197,0	0,049	650,0	0,30: 0,60:0,10
15	2289	02447552 F	484	1020,0	925,0	38,0	43,0	213,0	203,0	0,051	780,0	0,40:0,42:0,18
16	2289	0110 7552 F	516	1222,0	725,0	45,0	37,0	157,0	150,0	0,050	645,0	0,40:0,44:0,16
17	2557	0491 7552 F	602	1313,0	822,0	51,0	38,0	159,0	150,0	0,052	733,0	0,48:0,38:0,14
18	1387	02757552 F	538	1293,0	887,0	38,0	45,0	132,0	149,0	0,054	645,0	0,453:0,390:0,158
19	1387	ОНО 7552 F	540	1265,0	740,0	43,0	38,0	120,0	132,0	0,054	650,0	0,431:0,411:0,157
20	2582	ОНО 7552 F	604	1710,0	1212,0	57,0	45,0	142,0	133,0	0,051	795,0	0,49:0,37:0,14

Таблица 5
Сравнительные характеристики конструкций известных и предлагаемых комбинированных материалов
№ п/п	Показатели	Аналог Патент РФ №2404896	Прототип Патент РФ №2412625	По изобретению
Варианты исполнения многослойного комбинированного материала
1	2	3	4
1	2	3	4	5	6	7	8
1.	Соотношение слоев материала по массе:
верхний	0,33-0,57	0,50-0,53	0,20-0,40	0,30-0,51	0,40-0,49	0,370
нижний	0,15-0,17	0,14-0,18	0,40-0,67	0,345-0,60	0,37-0,42	0,53
мембрана	0,28-0,50	0,33-0,32	0,20-0,13	0,145-0,10	0,14-0,18	0,10
2.	Паропроницаемость, г/ м2·сутки		690-720	652-710	650-724	645-795	756,6
3.	Коэффициент теплопроводности, Вт/м·град	-	-	0,046-0,052	0,047-0,058	0,049-0,054	0,056
4.	Поверхностная плотность, г/м2	333-405	289-513	417-646	590-800	484-604	819

1. Многослойный комбинированный материал, включающий верхний слой из текстильного полотна с нанесенным на его изнаночную сторону пористым полимерным слоем, адгезионный и нижний слои, отличающийся тем, что пористый полимерный слой сформирован на изнаночной стороне текстильного полотна верха из композиции состава, мас.%:

Полиэфируретан	92,08-94,84
Диметилформамид	0,759-1,106
Поверхностно-активное вещество марки ОП-10	0,759-1,106
ди-(2-Этилгексил)фталат	0,759-1,106
Микрокристаллическая целлюлоза	2,884-4,604

с привесом по сухому веществу 58-62 г/м², разбавленной диметилформамидом до вязкости 170-180 П,

2. Многослойный комбинированный материал по п.1, отличающийся тем, что текстильное полотно для верха материала имеет поверхностную плотность 128-301 г/м², коэффициент теплопроводности - 0,042-0,078 Вт(м·град.), паропроницаемость не менее 696 г/(м²·сутки).

3. Многослойный комбинированный материал по п.1, отличающийся тем, что текстильное полотно для низа материала имеет поверхностную плотность 204-433 г/м², коэффициент теплопроводности 0,052-0,082 Вт/(м·град.), паропроницаемость не менее 722 г/(м²·сутки).

4. Многослойный комбинированный материал по п.1, отличающийся тем, что минимальная поверхностная плотность составляет 417 г/м², коэффициент теплопроводности не выше 0,046 Вт/(м·град.), паропроницаемость не менее 652 г/(м²·сутки) при соотношении слоев материала по массе 0,31:0,49:0,20.

5. Многослойный комбинированный материал по п.1, отличающийся тем, что максимальная поверхностная плотность составляет 819 г/м², коэффициент теплопроводности не выше 0,056 Вт/(м·град.), паропроницаемость не менее 765,6 г/(м²·сутки) при соотношении слоев материала по массе 0,37:0,53:0,10.

6. Многослойный комбинированный материал по п.п.1-5, отличающийся тем, что варианты его исполнения в виде готовых пакетов имеют соотношение слоев по массе:- верхний слой - 0,20-0,40, нижний слой - 0,40-0,67, мембрана - 0,20-0,13, поверхностная плотность, г/м² - 417-646, коэффициент теплопроводности, Вт/(м·град.) не более 0,046-0,052, паропроницаемость, г/(м²·сутки), не менее 652-710; или- верхний слой - 0,30-0,51, нижний слой - 0,349-0,60, мембрана - 0,145-0,10, поверхностная плотность, г/м² - 590-800, коэффициент теплопроводности, Вт/(м·град.) не более 0,047-0,058, паропроницаемость, г/(м²·сутки), не менее 650-724; или- верхний слой - 0,40-0,49, нижний слой - 0,37-0,42, мембрана - 0,14-0,18, поверхностная плотность, г/м² - 484-604, коэффициент теплопроводности, Вт/(м·град.) не более 0,049-0,054, паропроницаемость, г/(м²·сутки), не менее 645-795; или- верхний слой - 0,370, нижний слой - 0,530, мембрана - 0,10, поверхностная плотность, г/м² - 819, коэффициент теплопроводности, Вт/(м·град.) не более 0,056, паропроницаемость, г/(м²·сутки), не менее 765,6.