КОМПОЗИЦИОННЫЙ ТЕКСТИЛЬНЫЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ СПЕЦОДЕЖДЫ И ИЗДЕЛИЙ ТЕХНИЧЕСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ
COMPOSITE TEXTILE MATERIAL FOR OVERALLS AND PRODUCTS OF TECHNICAL PURPOSE

Предлагаемое изобретение относится к дублированным материалам на текстильной основе, в частности к композиционному текстильному материалу, составленному из двух слоев (компонентов) тканых или трикотажных полотен, соединенных клеевым способом, и может быть использовано в качестве основного материала или накладных деталей в производстве огнезащитной спецодежды (сварщика, металлурга и т.п.) и изделий технического назначения (палаток, тентов и т.п.).
Известен композиционный материал, используемый при изготовлении одежды, состоящий из ткани или трикотажного полотна с синтетическими упругими уточными нитями, представляющими собой мононити диаметром 0,05-0,40 мм, комплексные нити 400-2000 дтекс, или их сочетание с моноволокнами и второй слой - нетканое полотно. Ткань или трикотаж приклеиваются методом каширования к нетканому полотну с одной или обеих сторон - снизу и сверху. Композиционный материал может быть использован в качестве прокладочного материала при изготовлении одежды. (Пат.2198971 RU, МПК D04H 13/00, A41D 27/06. Композиционный материал, способ его получения / Швекутш Зигфрид. - заявка №99107014/12; Заявлено 09.09.97; Опубл. 20.02.2003). (Аналог). Недостатком данного композиционного материала является то, что он относится к легковоспламеняемым материалам и не выдерживает эксплуатации в условиях повышенных температур и брызг расплава металла.
Известен композиционный материал, используемый при изготовлении одежды, который состоит из ткани верха, в качестве которой используется джинса - саржевого или габардин-полотняного переплетения, и нижнего слоя - трикотажного клеевого прокладочного материала (арт.4-С216/4), которые соединены клеевой технологией - дублированием сополиамидным клеевым составом. Перед дублированием пакет материалов обрабатывают плазмой высокочастотного емкостного разряда пониженного давления. Композиционный материал характеризуется высокой прочностью клеевого соединения слоев материалов. (Разработка нового композиционного материала с использованием высокочастотной плазмы ВЧЕ-разряда / И.Ш.Абдуллин, В.В.Хамматова, Е.В.Кумпан // http://elibrary.ru/download/18538796/pdf). (Аналог). Недостатком данного композиционного материала является то, что он обладает низкими огнезащитными свойствами и не выдерживает эксплуатации в условиях повышенных температур и брызг расплава металла.
2
2
Известен композиционный текстильный материал, включающий два слоя текстильных полотен, соединенных между собой третьим клеевым слоем, один из которых обеспечивает сорбционные и теплозащитные свойства и выполнен из трикотажного полотна поверхностной плотности 380 г/м, которое получают на кругловязальной машине «Мультиколор» 18 кл. комбинированным переплетением на базе переплетения ластик из пряжи 31,2 текс × 2 на основе штапельного модифицированного поликапроамидного волокна мегалон (ТУ-40-461-806-04-84), а второй верхний слой обеспечивает огнезащитные свойства композиционного текстильного материала и образован нетканым полотном. Нетканое полотно содержит смесь волокон шерстяного и модифицированного на основе привитого сополимера поликапроамида с полиглицидилметакрилатом, фосфорилированного 1-оксиэтилидендифосфоновой кислотой. Соотношение модифицированного поликапроамидного и шерстяного волокон по массе 1:(0,15-0,25). Поверхностная плотность нетканого полотна 500-520 г/м. Третий слой представляет собой полимерный клей БНК-40/4 (ТУ 38.103-81), скрепляющий (склеивающий) методом точечного скрепления первые два слоя композиционного текстильного материала.
2·
Композиционный материал (прототип) предназначен для изготовления спецодежды, используемой для зашиты от искр, от контакта с окружающей средой и поверхностями повышенной температуры. Материал обладает высокой прочностью при разрыве по основе 224-227 ДаН и утку 231-234 ДаН, капиллярностью 209-214 мм/ч, стойкостью к прожиганию 90-94%, суммарным тепловым сопротивлением 0,149-0,154 (м°С/Вт). (Пат.№2168415 RU)
2
Недостатком данного композиционного текстильного материала является высокая поверхностная плотность более 900 г/м, что вызывает быструю утомляемость человека при эксплуатации спецодежды. Ворсистая структура нетканого полотна характеризуется высоким коэффициентом тангенциального сопротивления (трения) и не обеспечивает легкое удаление брызг расплава металла с поверхности спецодежды, что значительно снижает ее огнезащитную функцию. Кроме того, полотна композиционного текстильного материала выполнены из дорогостоящего модифицированного волокна, выпускаемого в ограниченном объеме, что значительно удорожает спецодежду.
Задачей изобретения является разработка композиционных текстильных материалов с улучшенными эксплуатационными свойствами в сочетании с комфортностью и низкой стоимостью.
Для достижения данного технического результата композиционный текстильный материал для спецодежды и изделий технического назначения, включающий огнезащитное текстильное полотно верхнего слоя, сорбционное теплозащитное текстильное полотно нижнего слоя - ткань из химических волокон или из натуральных волокон или полотно трикотажа и скрепляющий промежуточный слой полимерного клея. В качестве верхнего слоя содержит базальтовую ткань поверхностной плотности 210-225 г/м, а промежуточный слой выполнен путем горячего прессования под давлением твердого полимерного клея одновременно с верхним и нижним слоями текстильных полотен.
2
2
2
2
2
Способ получения композиционного текстильного материала осуществляют следующим образом: в качестве первого огнезащитного - верхнего слоя, используется базальтовая ткань арт.БТ-8 поверхностной плотности 210 г/м, полотняного переплетения, из базальтовых нитей линейной плотности 36 текс или базальтовая ткань арт.БТ-10, поверхностной плотности 225 г/м, сатинового переплетения, из базальтовых нитей линейной плотности 36 текс (производство г.Судогда), которая обладает высокой огнестойкостью и выдерживает без изменения свойств 600-700°С, низкой загрязняемостью и высокой инертностью к маслам, жирам и другим веществам, низким коэффициентом теплопроводности 0,032-0,035 ккал/м·ч·°С. В качестве второго - сорбционного и теплозащитного нижнего слоя (изнаночной стороны) композиционного текстильного материала используется хлопчатобумажная фланель арт.1630 с двухсторонним ворсом, поверхностной плотности 240 г/м, или трикотажное полотно «Поларфлис» арт.DTY-240 из 100% полиакрилонитрильных (ПАН) волокон, поверхностной плотности 240 г/м с двухсторонним ворсом или хлопчатобумажная бязь арт.212, поверхностной плотности 100 г/м, полотняного переплетения. В качестве третьего - соединяющего первые два слоя, использовали полимерную клеевую сетку, паутинку или порошок из сополиамида - «Платамид» марки Н005РА с температурой плавления 120-125°С (производитель Германия), или полиэтилена с температурой плавления 110-115°С, или акрилового сополимера АК-218 с температурой плавления 125-130°С. Процесс склеивания слоев производится на прессе проходного типа фирмы OSHIMA (Япония) при следующих технологических параметрах: температура прессующей поверхности 140-155°С, давление 0,045 МПа, продолжительность воздействия 15-20 с.
Недостаток базальтовых тканей - низкий коэффициент тангенциального сопротивления 0,25-0,32, который придает ткани высокую осыпаемость, нестабильность, перекос структуры и смещение нитей основы и утка, что не позволяет использовать ее в производстве одежды. Этот недостаток полностью устраняется при дублировании, склеивании (соединении) базальтовой ткани с другим текстильным полотном, тканым, нетканым или трикотажным. Использование базальтовой ткани в качестве одного из слоев в производстве композиционных текстильных материалов является существенным признаком, так как в литературе отсутствуют данные об использовании базальтовых тканей для этих целей, то существенный признак является отличительным.
Композиционные текстильные материалы имели следующий состав:
Образец №1 - Базальтовая ткань арт.БТ-8 и трикотажное полотно Поларфлис»
арт.DTY-240;
Образец №2 - Базальтовая ткань арт.БТ-10 и трикотажное полотно Поларфлис»
арт.DTY-240;
Образец №3 - Базальтовая ткань арт.БТ-11 и трикотажное полотно Поларфлис»
арт.DTY-240;
Образец №4 - Базальтовая ткань арт.БТ-5 и трикотажное полотно Поларфлис»
арт.DTY-240;
Образец №5 - Базальтовая ткань арт.БТ-8 и хлопчатобумажная фланель
арт.1630;
Образец №6 - Базальтовая ткань арт.БТ-10 и хлопчатобумажная фланель
арт.1630;
Образец №7 - Базальтовая ткань арт.БТ-11 и хлопчатобумажная фланель
арт.1630;
Образец №8 - Базальтовая ткань арт.БТ-5 и хлопчатобумажная фланель
арт.1630;
Образец №9 - Базальтовая ткань арт.БТ-8 и хлопчатобумажная бязь арт.212;
Образец №10 - Базальтовая ткань арт.БТ-10 и хлопчатобумажная бязь арт.212;
Образец №11 - Базальтовая ткань арт.БТ-11 и хлопчатобумажная бязь арт.212;
Образец №12 - Базальтовая ткань арт.БТ-5 и хлопчатобумажная бязь арт.212.
Полученные композиционные текстильные материалы испытывали по стандартным методикам. Поверхностную плотность определяли по ГОСТ 3811-72. Суммарное тепловое сопротивление измеряли на приборе ПТС-225 по ГОСТ 20489-75. Жесткость при изгибе определяли на приборе ПЖУ-12 по ГОСТ 10550-75. Осыпаемость нитей на приборе ПООТ по ГОСТ 3814-81. Устойчивость к истиранию по плоскости - по ГОСТ 15967-70. Прочность при разрыве композиционных текстильных материалов определяли по ГОСТ 3813-72. Прочность на расслаивание клеевого соединения по ГОСТ 28966.1-91. Показатели горючести определяли - стойкости к прожиганию по ГОСТ 12.4.184-97, определение кислородного индекса по ГОСТ 12.1.044-84, испытание материала при воздействии брызг расплавленного металла - ГОСТ Р 12.4.237-2007, испытания на воспламеняемость - ГОСТ Р 50810-95.
Результаты испытаний представлены в таблице 1.
2
Как видно из таблицы 1, разработанные композиционные текстильные материалы (образцы 1, 2, 5, 6, 9 и 10), состоящие из базальтовой ткани арт.БТ-8 или арт.БТ-10 - в качестве верхнего слоя и трикотажного полотна «Поларфлис» арт.DTY-240, или хлопчатобумажной фланели арт.1630, или хлопчатобумажной бязи арт.212 - в качестве нижнего слоя, обладают высокими эксплуатационными свойствами и устойчивостью к температурам. Разрывная нагрузка в 3-5 раз превышает нормативные требования. Жесткость при изгибе КТМ в зависимости от структуры и поверхностной плотности исходных слоев изменяется от 7,8-10,6 сН, что соответствует нормативным требования. Прочность при расслаивании клеевого соединения слоев композиционного текстильного материала на всех образцах высокая и составляет 8,5-9,2 Н/см, что в 2,5-3 раза превышает нормативные требования не менее 3 Н/см. Устойчивость к истиранию по плоскости 7017-8341 цикл, что в 4 раза выше, чем у исходной с базальтовой тканью БТ-8 и БТ-10, и в 2 раза превышает нормативные требования, предъявляемые к материалам для спецодежды (ГОСТ 12.4.045-87). Осыпаемость композиционного текстильного материала равна нулю, в то время как осыпаемость тканей БТ-8 и БТ-10 составила 6,1 и 6,5 мм соответственно. Нити в структуре композиционного текстильного материала не смещаются. Композиционный текстильный материал обладает хорошими гигиеническими и теплозащитными свойствами, за счет хорошей сорбционной способности и пористости структуры нижнего слоя. Композиционный материал при кислородном индексе 65% не загорается и не изменяет внешнего вида, устойчив к воспламенению при действии источника зажигания до 35 кВт/м, что относит композиционный текстильный материал по воспламеняемости к материалам группы В2. Стойкость к прожиганию составляет 100%. Инертная поверхность базальтовых волокон и низкий (0,25-0,32) коэффициент тангенциального сопротивления тканей обеспечивают легкое удаление капель расплава металла с поверхности композиционного текстильного материала и спецодежды. Базальтовые ткани выпускаются несколькими промышленными предприятиями России и имеют невысокую стоимость. При пошиве одежды композиционный текстильный материал затруднений не вызывают.
Увеличение поверхностной плотности базальтовой ткани арт.БТ-11 (образцы 3, 7 и 11) приводит к значительному повышению жесткости композиционного текстильного материала, что допустимо не на всех участках одежды и затрудняет швейный процесс изготовления одежды.
Уменьшение поверхностной плотности базальтовой ткани арт.БТ-5 (образцы 4, 8 и 12) приводит к снижению защитных функций и эксплуатационных свойств материала. Устойчивость этих композиционных текстильных материалов к прожиганию и кислородный индекс, а также прочность при разрыве и устойчивость к истиранию по плоскости снижаются.
2
Увеличение поверхностной плотности нижнего слоя до 380 г/м (образцы 13 и 14) не оказывает существенного влияния на огнезащитные свойства композиционного текстильного материала, но повышают его жесткость.
Таким образом, по всем показателям свойств разработанные композиционные текстильные материалы (Образцы 1, 2, 5 и 6) можно рекомендовать для изготовления утепленной спецодежды сварщиков, металлургов и других профессий, работающих в условиях повышенных температур и брызг расплава металла.
Композиционные текстильные материалы (Образцы 9 и 10) рекомендуются для изготовления спецодежды, эксплуатируемой в летний период, а также в качестве накладных деталей в производстве спецодежды из традиционных огнезащищенных материалов, с целью повышения ее надежности. Для повышения надежности и долговечности спецодежды сварщика, предлагается накладные детали на передних и задних частях брюк, полочках, спинке и рукавах выполнять из разработанного базальтового композиционного текстильного материала.
Таблица 1
Свойства композиционных текстильных материалов
№ образца
Показатели свойств композиционного текстильного материала
M<sub>S</sub>, г/м<sup>2 </sup><img file="00000001.tif" he="5" wi="3" img-content="undefined" img-format="tif" /><img file="00000002.tif" he="12" wi="15" img-content="undefined" img-format="tif" />
R<sub>cyм</sub>, м<sup>2</sup>·°С/Вт
Р<sub>р</sub>, даН, по длине по ширине
СПр, %
КИ, %
h, мм/ч
Истирание, циклы
В, сН
Образец №1
<img file="00000003.tif" he="12" wi="9" img-content="undefined" img-format="tif" />
0,152
230/225
100
65
204
7240
8,9
Образец №2
<img file="00000004.tif" he="12" wi="9" img-content="undefined" img-format="tif" />
0,155
238/226
100
65
202
7447
9,1
Образец №3
<img file="00000005.tif" he="12" wi="9" img-content="undefined" img-format="tif" />
0,155
240/226
100
65
203
5140
21,3
Образец №4
<img file="00000006.tif" he="12" wi="9" img-content="undefined" img-format="tif" />
0,153
100/102
88
40
201
3980
7,6
Образец №5
<img file="00000007.tif" he="12" wi="9" img-content="undefined" img-format="tif" />
0,144
235/232
100
65
218
8009
10,0
Образец №6
<img file="00000008.tif" he="12" wi="9" img-content="undefined" img-format="tif" />
0,147
237/229
100
65
225
8341
10,6
Образец №7
<img file="00000009.tif" he="12" wi="9" img-content="undefined" img-format="tif" />
0,148
232/227
100
65
221
5214
25,9
Образец №8
<img file="00000010.tif" he="12" wi="9" img-content="undefined" img-format="tif" />
0,142
104/109
82
41
220
3900
9,9
Образец №9
<img file="00000011.tif" he="12" wi="9" img-content="undefined" img-format="tif" />
0,130
145/115
100
65
210
7017
7,8
Образец №10
<img file="00000012.tif" he="12" wi="9" img-content="undefined" img-format="tif" />
0,132
149/121
100
65
212
7102
8,2
Образец №11
<img file="00000013.tif" he="12" wi="9" img-content="undefined" img-format="tif" />
0,133
151/123
100
65
211
4478
19,8
Образец №12
<img file="00000014.tif" he="12" wi="8" img-content="undefined" img-format="tif" />
0,128
94/84
87
40
209
3100
8,4
Образец №13
<img file="00000015.tif" he="12" wi="9" img-content="undefined" img-format="tif" />
0,157
233/226
100
65
209
7240
12,9
Образец №14
<img file="00000016.tif" he="12" wi="9" img-content="undefined" img-format="tif" />
0,159
240/227
100
65
208
7447
13,1
Прототип
<img file="00000017.tif" he="12" wi="21" img-content="undefined" img-format="tif" />
0,145-0,154
<img file="00000018.tif" he="12" wi="21" img-content="undefined" img-format="tif" />
90-94
-
<img file="00000019.tif" he="10" wi="9" img-content="undefined" img-format="tif" />
-
-
Примечания: M<sub>S</sub> - поверхностная плотность; R<sub>сум</sub> - суммарное тепловое сопротивление; Р<sub>р</sub> - разрывная нагрузка; СПр - стойкость к прожиганию; КИ - кислородный индекс; h - капиллярность; истирание - стойкость к истиранию по плоскости; В - жесткость при изгибе.