МНОГОСЛОЙНЫЙ МАТЕРИАЛ

Область техники
Заявленная полезная модель относится к изделиям, изготовленным из слоев с различными физическими свойствами и с лицевым слоем из полиамида.
Предшествующий уровень техники
Известен, выбранный в качестве аналога материал, заменяющий кожу, включающий слой каучукосодержащего полимера, с одной поверхностью которого соединен слой ткани, образованный переплетением основных и уточных нитей, выполненных из хлопковых и полиэстерных волокон, а с другой поверхностью соединено множество ворсинок из хлопка, пропитанных каучукосодержащим материалом (публикация GB 666792 A, кл. МПК B29C 37/00, опубл. 20.02.1952 г.)
Недостатком данного материала является то, что при понижении температуры материала его пластичные свойства ухудшаются, а при температуре -25°C, материал становится хрупким. При перемещении указанного материала в условия с температурой 18-25°C требуется длительное время для его нагрева, чтобы пластичные свойства материала восстановились.
Известна, выбранная в качестве ближайшего аналога ткань Relax, включающая слой полимера изопрена, с одной поверхностью которого соединен слой ткани, образованный переплетением основных и уточных нитей, выполненных из хлопковых и полиэстеровых волокон, а с другой поверхностью соединено множество ворсинок из полиамида, при этом нити содержат 65% полиэстеровых волокон (http://textiledata.ru/catalog.php?act=view&id=29).
Недостатком данного материала является то, что при понижении температуры материала его пластичные свойства также ухудшаются, а при температуре -25°C, материал становится хрупким. Однако, известная ткань обладает свойством быстро нагреваться при комнатной температуре за счет использования ворсинок из полиамида, что дает ей преимущества перед аналогом. Вместе с тем, заглубление ворсинок из полиамида на глубину, доходящую до середины слоя полимера изопрена, приводит к быстрому нагреву его центральной части поперечного сечения и, как следствие, к образованию в этом сечении микротрещин, могущих привести к разрушению материала.
Раскрытие полезной модели
Задачей заявленной полезной модели является создание многослойного материала, у которого устранена возможность образования микротрещин в центральной части поперечного сечения слоя полимера изопрена после перемещения материала из пространства с отрицательной температурой в пространство с температурой, равной 18-25°C.
Техническим результатом, который может быть получен в заявленной полезной модели является повышение надежности материала от повреждения за счет исключения образования микротрещин от быстрого перепада температур.
Технический результат достигается тем, что в многослойном материале, включающем слой полимера изопрена, с одной поверхностью которого соединен слой ткани, образованный переплетением основных и уточных нитей, выполненных из хлопковых и полиэстеровых волокон, а с другой поверхностью соединено множество ворсинок из полиамида, ворсинки заглублены в указанную поверхность на глубину, составляющую от 0,01 до 0,1 от толщины слоя полимера изопрена. При этом нити содержат 50-70% полиэстеровых волокон.
Описание чертежа
Заявленная полезная модель поясняется при помощи чертежа, представленного на фигуре (Фиг. 1), на которой показан заявленный многослойный материал в разрезе.
Осуществление полезной модели
Заявленный многослойный материал включает слой 1 полимера изопрена, с первой поверхностью 2 которого соединен слой 3 ткани, а со второй поверхностью 4 соединено множество ворсинок 5 из полиамида.
Ворсинки 5 заглублены во вторую поверхность 4 слоя 1 полимера изопрена на глубину h, составляющую от 0,01 до 0,1 от толщины S слоя 1 полимера изопрена.
Слой 3 ткани образован переплетением основных и уточных нитей, выполненных из хлопковых и полиэстеровых волокон. При этом предпочтительно, чтобы указанные нити содержали 50-70% полиэстеровых волокон. Содержание в указанных нитях полиэстеровых волокон в количестве 50-70% увеличивает адгезионные свойства слоя 3 ткани при соединении со слоем 1 полимера изопрена. Кроме того, содержание в указанных нитях полиэстеровых волокон существенно увеличивает коэффициент теплопроводности слоя 3 ткани, позволяя, тем самым, первой поверхности 2 слоя 1 полимера изопрена нагреваться быстрее, чем указанная поверхность нагревалась бы, будучи соединенной со слоем хлопковой ткани. Хлопковые волокна в упомянутых нитях, образующих слой 3 ткани, выполняют роль армирующей решетки для слоя 1 полимера изопрена.
Соединение слоя 1 полимера изопрена и слоя 3 ткани может быть выполнено посредством высокотемпературного каландрирования. Затем на нагретую вторую поверхность 4 слоя 1 полимера изопрена наносят предварительно заряженные ворсинки 5. Заряженные ворсинки 5 ускоряются электрическим полем, приобретая скорость, которая определяет глубину проникновения ворсинок 5 в указанную поверхность 4.
Заявленная полезная модель реализуется следующим образом.
Эластичность каучукосодержащих материалов, в том числе и полимера изопрена, прямо пропорциональна температуре окружающей среды: чем выше температура, тем больше пластичность и наоборот.
При длительном (от 1 часа и более) нахождении в условиях низких температур (ниже -10°C) слой 1 полимера изопрена в заявленном многослойном материале теряет свою эластичность.
После перемещения заявленного многослойного материала в замкнутое пространство, например, в жилую комнату или отапливаемое складское помещение с температурой 18-25°C начинается теплообмен между окружающей средой и указанным материалом. При этом ворсинки 5 нагреваются быстрее, чем первая поверхность 2 и вторая поверхность 4 слоя 1 полимера изопрена. Это связано с тем, что коэффициент теплопроводности полиамида в два раза больше коэффициента теплопроводности полимера изопрена.
Нагреваясь, ворсинки 5 начинают обмениваться теплотой со второй поверхностью 4 слоя 1 полимера изопрена и с самим слоем 1 полимера изопрена на глубине h, составляющей 0,01-0,1 от толщины S слоя 1 полимера изопрена. Это позволяет ускорить нагрев второй поверхность 4 слоя 1 полимера изопрена, наиболее подверженной повреждениям, связанным с механическими воздействиями на указанную вторую поверхность 4, до полного нагрева слоя 1 полимера изопрена. Кроме того, такой теплообмен позволяет быстро прогревать слой 1 полимера изопрена на глубину от 0,01 до 0,1 от толщины S указанного слоя 1.
Одновременно слой 3 ткани также начинает теплообмен с окружающей средой. Полиэстеровые волокна нитей слоя 3 ткани нагреваются значительно быстрее, чем волокна хлопка (это связано с низким коэффициентом теплопроводности хлопковых волокон), и начинают теплообмен с указанными волокнами хлопка и первой поверхностью 2 слоя 1 полимера изопрена.
Кроме того, первая поверхность 2 и вторая поверхность 4 слоя 1 полимера изопрена также обмениваются теплотой с окружающей средой.
Коэффициент теплопроводности полиэстеровых волокон почти в два раза ниже, чем коэффициент теплопроводности полиамида, поэтому первая поверхность 2 слоя 1 полимера изопрена нагревается медленнее, чем вторая поверхность 4 упомянутого слоя 1. В связи с этим происходит интенсивное распространение теплоты в слое 1 полимера изопрена от второй его поверхности 4 к первой его поверхности 2.
Распространение теплоты в слое 1 полимера изопрена от одной поверхности к другой исключает образование микротрещин в центральной части поперечного сечения указанного слоя 1, связанное с тем, что обе поверхности указанного слоя 1 нагреваются и расширяются значительно быстрее центральных слоев указанного слоя 1, которые не участвуют в начальной стадии теплообмена и остаются холодными и, как следствие, хрупкими. Но, в то же время, оставаясь холодными и хрупкими указанные центральные слои слоя 1 полимера изопрена не подвержены быстрому расширению и растрескиванию. При этом для того, чтобы центральные слои слоя 1 полимера изопрена не нагревались одновременно с первой поверхностью 2 и второй поверхностью 4 слоя 1 полимера изопрена, ворсинки 5 должны быть заглублены в указанную вторую поверхность 4 на глубину h, составляющую от 0,01 до 0,1 от толщины S слоя 1 полимера изопрена.
Для подтверждения заявленного технического результата были изготовлены образцы многослойного материала, приведенные ниже в примерах. Причем все упомянутые образцы были изготовлены, как описано выше. Вначале, посредством высокотемпературного каландрирования, выполняли соединение слоя 1 полимера изопрена и слоя 3 ткани, затем на нагретую вторую поверхность слоя полимера изопрена наносили предварительно заряженные ворсинки из полиамида.
Пример 1
Был изготовлен многослойный материал, включающий слой полимера изопрена толщиной 0,5 мм, одной своей поверхностью соединенный со слоем ткани, образованным переплетением основных и уточных нитей с линейной плотностью 25 текс, содержащих 50% хлопковых волокон и 50% полиэстерных волокон. С другой поверхностью полимера изопрена соединено множество ворсинок из полиамидной нити плотностью 1,7 дтекс. При этом каждая ворсинка имела длину 0,3 мм и была заглублена в поверхность полимера изопрена на глубину 0,01 мм.
Полученный образец был подвержен термостатированию в термостате при температуре -20°C в течении 5 часов. После чего образец был извлечен из термостата и подвешен за один конец в помещении с температурой окружающей среды, равной 20°C. Через 1,5 часа образец был пластичен и обследован на предмет наличия микротрещин. Наличие микротрещин определяли при помощи радиационного дефектоскопа рентгеновским методом. В результате указанного обследования микротрещин в образце обнаружено не было, ворсинки и слой ткани не отделялись от слоя полимера изопрена.
Пример 2
Был изготовлен многослойный материал, включающий слой полимера изопрена толщиной 0,8 мм, одной своей поверхностью соединенный со слоем ткани, образованным переплетением основных и уточных нитей с линейной плотностью 29,4 текс, содержащих 40% хлопковых волокон и 60% полиэстерных волокон. С другой поверхностью полимера изопрена было соединено множество ворсинок из полиамидной нити плотностью 3,3 дтекс. При этом каждая ворсинка имела длину 0,8 мм и была заглублена в поверхность полимера изопрена на глубину 0,05 мм.
Полученный образец был подвержен термостатированию в термостате при температуре -20°C в течении 5 часов. После чего образец был извлечен из термостата и подвешен за один конец в помещении с температурой окружающей среды, равной 20°C. Через 1,5 часа образец был пластичен и обследован на предмет наличия микротрещин. Наличие микротрещин определяли при помощи радиационного дефектоскопа рентгеновским методом. В результате указанного обследования микротрещин в образце обнаружено не было, ворсинки и слой ткани не отделялись от слоя полимера изопрена.
Пример 3
Был изготовлен многослойный материал, включающий слой полимера изопрена толщиной 1 мм, одной своей поверхностью соединенный со слоем ткани, образованным переплетением основных и уточных нитей с линейной плотностью 50 текс, содержащих 30% хлопковых волокон и 70% полиэстерных волокон. С другой поверхностью полимера изопрена было соединено множество ворсинок из полиамидной нити плотностью 6,7 дтекс. При этом каждая ворсинка имела длину 1 мм и была заглублена в поверхность полимера изопрена на глубину 0,1 мм.
Полученный образец был подвержен термостатированию в термостате при температуре -20°C в течении 5 часов. После чего образец был извлечен из термостата и подвешен за один конец в помещении с температурой окружающей среды, равной 20°C. Через 1,5 часа образец был пластичен и обследован на предмет наличия микротрещин. Наличие микротрещин определяли при помощи радиационного дефектоскопа рентгеновским методом. В результате указанного обследования микротрещин в образце обнаружено не было, ворсинки и слой ткани не отделялись от слоя полимера изопрена.
Пример 4
Был изготовлен многослойный материал, включающий слой полимера изопрена толщиной 0,5 мм, одной своей поверхностью соединенный со слоем ткани, образованным переплетением основных и уточных нитей с линейной плотностью 25 текс, содержащих 50% хлопковых волокон и 50% полиэстерных волокон. С другой поверхностью полимера изопрена было соединено множество ворсинок из полиамидной нити плотностью 1,7 дтекс. При этом каждая ворсинка имела длину 0,3 мм и была заглублена в поверхность полимера изопрена на глубину 0,009 мм.
Полученный образец был подвержен термостатированию в термостате при температуре -20°C в течении 5 часов. После чего образец был извлечен из термостата и подвешен за один конец в помещении с температурой окружающей среды, равной 20°C. Через 1,5 часа образец был пластичен и обследован на предмет наличия микротрещин. Наличие микротрещин определяли при помощи радиационного дефектоскопа рентгеновским методом. В результате указанного обследования микротрещин в образце обнаружено не было, слой ткани не отделялся от слоя полимера изопрена. Однако, около 10% ворсинок отделилось от слоя полимера изопрена, что свидетельствует о том, что ворсинки заглублены в поверхность полимера изопрена на глубину, не достаточную для их надежного удержания на указанном слое. Следовательно, если ворсинки заглублены в поверхность слоя полимера изопрена на глубину, составляющую менее 0,01 от толщины слоя полимера изопрена, в результате температурных перепадов нарушается целостность слоя ворсинок.
Пример 5
Был изготовлен многослойный материал, включающий слой полимера изопрена толщиной 1 мм, одной своей поверхностью соединенный со слоем ткани, образованным переплетением основных и уточных нитей с линейной плотностью 50 текс, содержащих 30% хлопковых волокон и 70% полиэстерных волокон. С другой поверхностью полимера изопрена было соединено множество ворсинок из полиамидной нити плотностью 6,7 дтекс. При этом каждая ворсинка имела длину 1 мм и была заглублена в поверхность полимера изопрена на глубину 0,11 мм.
Полученный образец был подвержен термостатированию в термостате при температуре -20°C в течении 5 часов. После чего образец был извлечен из термостата и подвешен за один конец в помещении с температурой окружающей среды, равной 20°C. Через 1,5 часа образец был пластичен и обследован на предмет наличия микротрещин. Наличие микротрещин определяли при помощи радиационного дефектоскопа рентгеновским методом. В результате указанного обследования в центре поперечного сечения слоя полимера изопрена были обнаружены микротрещины размерами 5-30 мкм. Это свидетельствует о том, что, если ворсинки заглублены в поверхность полимера изопрена на глубину, составляющую более 0,1 от толщины слоя полимера изопрена, при температурных перепадах нарушается целостность центральных слоев слоя полимера изопрена.
Таким образом, за счет того, что множество ворсинок из полиамида заглублены в указанную поверхность на глубину, составляющую от 0,01 до 0,1 от толщины слоя полимера изопрена, в многослойном материале от быстрого перепада температур не образуются микротрещины.