ТЕКСТИЛЬНОЕ КОМПОЗИТНОЕ ИЗДЕЛИЕ
TEXTILE COMPOSITE PRODUCT

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящая заявка относится к текстильному композитному изделию, включающему, по меньшей мере, один текстильный материал, изготовленный из волокон/нитей, в частности в виде нитей, имеющий частично внутренний прерывистый рисунок пропиточного материала, образующий воздухопроницаемый, проницаемый для водяного пара текстильный композит, который имеет уменьшенное водопоглощение и время повторной сушки. В одном варианте осуществления текстильное композитное изделие дополнительно проявляет повышенную огнестойкость.
Уровень техники, к которой относится изобретение
Желательными являются текстильные материалы для одежды с уменьшенной способностью водопоглощения после контакта с водой. Пряжа для тканей может состоять из множества нитей или штапельных волокон. Такая пряжа в виде связки волокон/нитей включает поры между волокнами/нитями. В том случае, где пряжа вступает в контакт с жидкостью, такой как вода, основная часть жидкости проникает под действием капиллярных сил в поры пряжи. Этот процесс капиллярного проникновения приводит к тому, что текстильный материал становится влажным и тяжелым, и его сушка занимает продолжительное время.
Одна возможность преодолеть этот недостаток заключается в изготовлении тканей с гидрофобным покрытием на основе фторуглеродов. Но такие ткани теряют свои водоотталкивающие свойства уже после нескольких стирок.
Другая возможность обработки текстильного материала, которая делает его водоотталкивающим, описана в патенте EP 2034088 A1 на имя компании W. L. Gore & Associates GmbH. В патенте EP 2034088 A1 описана ткань, состоящая из нитей, которая образована множеством волокон с порами между волокнами. Эта ткань имеет весьма открытую текстильную конструкцию с промежутками между нитями, средняя ширина которых составляет более чем 100 мкм. Поры заполняет полимерный материал, в то время как промежутки остаются открытыми. Заполнение пор между волокнами препятствует абсорбции воды в указанных порах и, таким образом, приводит к уменьшению водопоглощения ткани. Текстильные материалы с такой открытой конструкцией имеют весьма ограниченное применение в промышленности, сами нити могут быть защищены от внешней воды, но открытые и широкие промежутки все же позволяют воде проходить в ткань. Кроме того, трудно придать дополнительную функцию текстильному материалу посредством другой обработки, потому что нити уже заполнены изнутри указанным полимерным материалом.
Патент США № 5418051, выданный компании Nextec Applications, Inc., относится к гибкому пористому материалу, который содержит внутреннее покрытие из кремнийорганической полимерной композиции. Этот материал включают волокна в виде моноволокн, пряжи, штапеля и т.п. Этот материал может представлять собой материал, который является тканым или нетканым из волокон, которые могут иметь любой желательный состав. Материал содержит пропитывающее вещество на основе отверждаемого кремнийорганического полимера, который присутствует в качестве пленки, покрытия или слоя внутри материала и который окружает, по меньшей мере, часть волокон материала. Промежутки в области внутреннего покрытия, главным образом, заполнены или закупорены пропитывающим веществом. Внешние поверхности материала практически не содержат пропитывающего вещества. Кремнийорганический полимер, который практически полностью окружает волокна материала и образует внутренний слой, означая, что кремнийорганический полимер находится, главным образом, на поверхностных частях волокон внутри материала. С учетом внутреннего покровного слоя, волокна внешней поверхности материала являются непокрытыми, и, таким образом, возможно капиллярное проникновение воды в материал. Чтобы избежать этого, используют фторсодержащее химическое соединение для пропитки материала перед применением кремнийорганического полимера. Известно, что такие пропитанные материалы теряют свою гидрофобность уже после нескольких стирок. Кроме того, такие материалы с внутренним покровным слоем не являются воздухопроницаемыми вследствие внутреннего слоя или пленки из кремнийорганического полимера.
Обычно защитная одежда для промышленных рабочих и сотрудников правоохранительных органов изготовлена из полихлопковых плотных текстильных материалов. Полихлопковые текстильные материалы имеют невысокую стоимость, но очень высокое водопоглощение, и время повторной сушки составляет несколько часов.
Пожарным, промышленным рабочим, сотрудникам правоохранительных органов требуется одежда, которая будет защищать их не только от погодных условий, но также от опасных жидкостей, тепла и пламени. В частности, для защиты от пламени требуются материалы, которые одновременно являются самозатухающими и защищают от ожогов, вызываемых теплопередачей через одежду. Кроме того, влагозащитная и огнестойкая одежда должна иметь достаточный уровень воздухопроницаемости, чтобы уменьшать воздействие теплового напряжения и увеличивать способность выполнять свою функцию или предотвращать термическое поражение. Огнестойкие материалы, включающие негорючую неплавкую ткань, изготовленную, например, из арамидов, полибензимидазола (PBI), поли-п-фенилен-2,6-бензобисоксазола (PBO), модифицированных акрилонитрильных смесей и их сочетаний. Эти волокна могут иметь собственные огнестойкие свойства, но существуют несколько ограничений. В частности, эти волокна могут быть иметь очень высокую стоимость, низкую пригодность для окраски и печати и недостаточную износоустойчивость. Кроме того, эти волокна собирают больше воды и обеспечивают неудовлетворительное удобство по сравнению с нейлоновыми или сложнополиэфирными материалами. Более того, дополнительная гидрофобная, олеофобная или аналогичная обработка также является затруднительной вследствие уникальной химической структуры указанного огнестойкого материала.
Настоящее изобретение преодолевает описанные выше затруднения.
Одна цель настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить улучшенный текстильный композит, имеющий низкое значение водопоглощения и короткое время повторной сушки и при этом являющийся воздухопроницаемым.
Другая цель настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить текстильный композит, который имеет низкое значение водопоглощение и высокую воздухопроницаемость и является огнестойким.
Следующая цель настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить текстильный композит, который включает внешний плавкий воспламеняющийся текстильный материал и который является огнестойким, воздухопроницаемым и водостойким, имея при этом низкое значение водопоглощения и короткое время повторной сушки.
Кроме того, для оптимального удобства пользователя в условиях окружающей среды, в которой вероятно воздействие огненных искр, желательной являются легковесная, проницаемая для водяного пара и водостойкая одежда с повышенной огнестойкостью.
Сущность изобретения
Настоящее изобретение предлагает текстильное композитное изделие согласно пункту 1 формулы изобретения; зависимые пункты формулы изобретения относятся к вариантам осуществления указанного текстильного композитного изделия. Настоящее изобретение также относится к одежде, изготовленной из текстильного композитного изделие согласно пункту 1 формулы изобретения.
Настоящее изобретение описывает текстильное композитное изделие, включающее первый текстильный материал с внутренней поверхностью и внешней поверхностью. Первый текстильный материал включает множество волокон/нитей и содержит поры между волокнами. В одном варианте осуществления первый текстильный материал включает пряжу с множеством волокон/нитей и промежутками между нитями. Первый текстильный материал включает прерывистый рисунок пропиточного материала, который пронизывает, по меньшей мере, частично поперечное сечение указанного первого текстильного материала между его внутренней поверхностью и внешней поверхностью, образуя пропитанные области и непропитанные области в соответствии с прерывистым рисунком. По меньшей мере, часть пор в пропитанных областях заполняет указанный пропиточный материал, причем текстильный композит имеет значение водопоглощения 70% или менее согласно стандарту DIN EN 29865 (1991). Кроме того, в варианте осуществления, где имеются промежутки между нитями в пропитанных областях, по меньшей мере, часть промежутков между нитями заполняет указанный пропиточный материал. По меньшей мере, частичное проникновение пропиточного материала приводит к частичному внутреннему прерывистому рисунку пропиточного материала.
В одном варианте осуществления первый текстильный материал включает плотную текстильную структуру. Такой плотный первый текстильный материал означает любую плотно изготовленную текстильную конструкцию, состоящую из пряжи и имеющую трикотажную или тканую структуру, или нетканую конструкцию, изготовленную из волокон/нитей. Такие плотно изготовленные текстильные конструкции имеют чрезвычайно малые промежутки между нитями, или промежутки между волокнами/нитями отсутствуют в нетканой конструкции. Воздухопроницаемость и/или проницаемость для водяного пара плотного текстильного материала обусловлена порами между множеством волокон/нитей и, если они вообще существуют, малыми промежутками между нитями.
2
Первый текстильный материал включает в одном варианте осуществления плотно изготовленную текстильную структуру, состоящую из нитей с промежутками между нитями. Указанный плотный текстильный материал отличается тем, что средний размер промежутков между нитями составляет менее чем 100 мкм при измерении в пределах 1 см.
Первый текстильный материал представляет собой внешний текстильный материал, что означает возможность изготовления из него наиболее внешнего слоя покрова или одежды.
В одном варианте осуществления первый текстильный материал можно изготавливать из полихлопка.
В другом варианте осуществления первый текстильный материал можно изготавливать, по меньшей мере, из одного плавкого материала; плавкий материал может быть воспламеняющимся. Текстильные материалы, которые считаются плавкими, включают, но не ограничиваются этим, полиамиды, такие как нейлон 6 или нейлон 6.6, сложный полиэфир, полипропилен. Использование плавких материалов имеет большое преимущество, потому что указанные материалы являются дешевыми, их легко окрашивать и использовать в печати, и они имеют достаточную износоустойчивость.
В следующем варианте осуществления первый текстильный материал можно изготавливать, по меньшей мере, из одного неплавкого материала или термически устойчивого текстильного материала, такого как арамиды, огнестойкие (FR) виды хлопка, PBI, PBO, FR вискоза, модифицированные акрилонитрильные смеси, полиамины, углерод, стекловолокно, полиакрилонитрил (PAN), политетрафторэтилен (PTFE), их смеси и сочетания.
Заполнение пор между волокнами/нитями пропиточным материалом предотвращает абсорбцию жидкости в указанных порах. Пропиточный материал находится практически только внутри пор между волокнами/нитями в пропитанных областях, определенных прерывистым рисунком. По меньшей мере, частичное проникновение пропиточного материала в поперечное сечение означает, что, в зависимости от прерывистого рисунка, существуют пропитанные области и непропитанные области. Пропитанные области представляют собой дискретные одиночные области проникающего пропиточного материала, которые полностью отделены от соседних пропитанных областей.
Заполнение, по меньшей мере, части пор в пропитанных областях означает, что могут существовать поры в пропитанных областях, которые не заполнены пропиточным материалом.
Кроме того, в варианте осуществления, содержащем нити и промежутки между нитями, промежутки, по меньшей мере, частично заполнены в пропитанных областях. Как правило, пропиточный материал способен проникать в поперечное сечение и заполнять любые пространства и объемы (поры/промежутки) внутри текстильной конструкции (волокон/нитей/пряжи) и, таким образом, полностью защищать от жидкостей заполненные пространства/объемы. Это приводит к внутреннему прерывистому рисунку пропитанных областей и непропитанных областей.
Степень или глубина проникновения или заполнения согласно настоящему изобретению различается при расположении материала вблизи поверхности пор или на поверхности пор текстильного материала.
В одном варианте осуществления количество пропиточного материала составляет, по меньшей мере, 10% массы первого текстильного материала. В другом варианте осуществления количество пропиточного материала составляет, по меньшей мере, 30% массы первого текстильного материала. В следующем варианте осуществления количество пропиточного материала составляет, по меньшей мере, 50% массы первого текстильного материала.
В одном варианте осуществления большинство пор в пропитанных областях заполняет пропиточный материал. Большинство пор означает, что более чем половина пор в пропитанных областях заполнена. Большинство пор означает, что поры в пропитанных областях заполнены до уровня, составляющего 50% или более, 60% или более, 70% или более, 80% или более, 90% или более. Можно заполнять практически все поры в пределах пропитанных областей. Степень заполнения пор зависит от количества пропиточного материала и прерывистого рисунка. По мере заполнения пор уменьшается значение водопоглощения текстильного композита. С другой стороны, воздухопроницаемость и/или проницаемость для водяного пара может уменьшаться, и текстильный композит может приобретать повышенную массу и жесткость. Кроме того, расстояние между пропитанными областями и непропитанными областями в зависимости от прерывистого рисунка может влиять на значение водопоглощения, воздухопроницаемость и проницаемость для водяного пара текстильного композита.
В следующем варианте осуществления внутренняя и внешняя поверхность первого плотного текстильного материала остается практически неизменной и пропиточный материал, по меньшей мере, частично отсутствует даже в пропитанных областях. Пропитанные области расположены, главным образом, в средней внутренней части поперечного сечения первого текстильного материала. По меньшей мере, частичное отсутствие пропиточного материала означает, что небольшое количество пропиточного материала может оставаться на частях внешней и/или внутренней поверхности текстильного материала в виде очень тонкого слоя после процесса пропитки. Это приводит к текстильному материалу с практически неизменным грифом текстильного материала, что означает сохранение текстильной природы/характеристики текстильного материала, и сам текстильный материал является мягким, приятен на ощупь, жестко зажимается и не прилипает при касании.
Такой обработанный текстильный композит с указанными заполненными порами предотвращает капиллярное проникновение жидкости в пряжу в пропитанных областях. В пропитанных областях текстильного материала жидкость может приставать только к внешней поверхности пряжи, но она не способна смачивать объем пор внутри пряжи. Таким образом, значение водопоглощения текстильного композита уменьшается по сравнению с необработанным текстильным материалом. Значения водопоглощения текстильного композита составляют 70% или менее, 50% или менее, 40% или менее, 30% или менее, 20% или менее, 10% или менее при испытании по Бундесману (Bundesmann) согласно стандарту DIN EN 29865 (1991).
Кроме того, такой обработанный текстильный композит проявляет улучшенное поведение при повторной сушке, и у обработанного текстильного композита время повторной сушки меньше, чем у текстильного композита без обработки согласно настоящему изобретению.
Чтобы обеспечить воздухопроницаемость и/или проницаемость для водяного пара текстильного композита, пропиточный материал наносят на текстильный материал по прерывистому трафарету, образуя прерывистый рисунок пропитанных областей и непропитанных областей.
2
2
2
2
Непропитанные области создают воздухопроницаемость и/или проницаемость для водяного пара изобретенного текстильного композитного изделия. Воздухопроницаемость составляет более чем 300 л/м/с в одном варианте осуществления. В следующем варианте осуществления воздухопроницаемость составляет более чем 150 л/м/с и, кроме того, более чем 20 л/м/с и, кроме того, более чем 5 л/м/с.
В одном варианте осуществления прерывистый рисунок находится в виде дискретных прерывистых точек и/или линий. У указанных точек может быть круглая форма, прямая форма, прямоугольная форма, квадратная форма или их сочетание. У указанных линий может быть прямая форма, гофрированная форма, искривленная форма или их сочетание. В зависимости от рисунка, точки и линии могут быть расположены ближе или дальше друг относительно друга.
Пропиточный материал можно выбирать из группы, в которую включены кремнийорганические соединения, полиуретан, аморфный перфторполимер или их смеси. Имеющиеся в продаже аморфные перфторполимеры известны как Teflon AF (DuPont), Hyflon AD (Solvay Solexis) и Cytop (Asahi Glass). Teflon AF представляет семейство аморфных фторполимеров, выпускаемых компанией DuPont, которые получают сополимеризацией 2,2-бис-трифторметил-4,5-дифтор-1,3-диоксола (PDD) с другими фторсодержащими мономерами. В настоящее время имеющиеся в продаже сорта Teflon AF представляют собой сополимеры PDD и тетрафторэтилена (TFE) и известны как Teflon AF1600 и Teflon AF2400. В определенных вариантах осуществления пропиточный материал включает, по меньшей мере, один кремнийорганический материал или кремнийорганический каучук.
Пропиточному материалу требуется низкая вязкость, чтобы проникать под действием капиллярных сил в поры между волокнами/нитями, в частности, пряжи.
Возможные пропиточные материалы для использования имеют вязкость перед заполнением пор, составляющую менее чем 5000 мПа·с. В следующем варианте осуществления вязкость пропиточного материала составляет приблизительно 20000 мПа•с или менее. Кроме того, пропиточный материал практически не обладает свойствами набухания и/или растворимостью в жидкостях. Пропиточный материал может быть сшитым или несшитым.
В другом варианте осуществления пропиточный материал содержит одну или несколько добавок. В следующем варианте осуществления пропиточный материал содержит, по меньшей мере, одну добавку, включающую вспениваемый графит. Вспениваемый графит своим действием предотвращает горение в случае контакта с теплом. Пористые свойства вспениваемого графита препятствуют передаче тепла и предотвращают горение текстильного композита. Таким образом, использование вспениваемого графита улучшает термические и/или огнестойкие свойства подложек, на которые он нанесен.
В следующем варианте осуществления настоящего изобретения непропитанные области первого текстильного материала включают, по меньшей мере, частично, по меньшей мере, один функциональный покровный материал, образуя покрытые области. Покрытые области означают непропитанные области, в которых внешняя поверхность нитей покрыта функциональным покровным материалом, и поры практически не содержат функционального покровного материала. Покрытые области остаются воздухопроницаемыми и/или проницаемыми для водяного пара. Функциональный покровный материал может придавать текстильному материалу дополнительные благоприятные отличительные признаки. Например, функциональный покровный материал можно выбирать из группы, которую составляют гидрофобный материал, гидрофильный материал, олеофобный материал, материалы для отпугивания насекомых и их смеси. Пример материала для отпугивания насекомых материал может представлять собой перметрин.
Второй текстильный материал может быть расположен рядом с первым текстильным материалом, прилегая к внутренней поверхности первого текстильного материала. В одном варианте осуществления второй текстильный материал может включать плотную текстильную структуру, которая описана для первого текстильного материала. Второй текстильный материал содержит первую поверхность и вторую поверхность и включает множество волокон/нитей, содержащих поры между волокнами/нитями. В одном варианте осуществления второй текстильный материал содержит пряжу с множеством волокон/нитей и промежутков между нитями.
В еще одном варианте осуществления второй текстильный материал соединен с первым текстильным материалом пропиточным материалом. В таком случае пропиточный материал также пронизывает, по меньшей мере, частично поперечное сечение указанного второго текстильного материала от первой поверхности до второй поверхности, образуя прерывистый рисунок пропитанных областей и непропитанных областей в соответствии с прерывистым рисунком пропиточного материала, в котором, по меньшей мере, часть пор в пропитанных областях заполняет указанный пропиточный материал. Кроме того, в варианте осуществления с использованием пряжи, по меньшей мере, часть промежутков между нитями заполняет указанный пропиточный материал.
В одном варианте осуществления большинство пор в пропитанных областях второго текстильного материала заполняет пропиточный материал. Большинство пор означает, что поры в пропитанных областях заполнены до уровня, составляющего 50% или более, 60% или более, 70% или более, 80% или более, 90% или более. Возможно заполнение практически всех пор в пропитанных областях.
Значение заполнения пор во втором текстильном материале зависит от прерывистого рисунка и от количества пропиточного материала, нанесенного на первый текстильный материал. По мере заполнения пор во втором текстильном материале снижается значение водопоглощения второго текстильного материала.
В следующем варианте осуществления прерывистый рисунок пропиточного материала наносят на внутреннюю поверхность первого текстильного материала и затем сторону первой поверхности второго текстильного материала присоединяют к внутренней стороне первого текстильного материала таким образом, что прерывистый рисунок заключается между первым и вторым текстильными материалами. Пропиточный материал нагнетают в поры первого и второго текстильных материалов, используя давление и тепло и заполняя часть пор в пропитанных областях как первого, так и второго текстильных материалов. Внешняя поверхность первого текстильного материала и сторона второй поверхности второго текстильного материала остаются практически неизменными, и в пропитанных областях, по меньшей мере, частично отсутствует пропиточный материал. По меньшей мере, частичное отсутствие пропиточного материала означает, что небольшая часть пропиточного материала может оставаться на частях внешней и/или второй поверхности текстильных материалов в виде очень тонкого слоя после процесса пропитки. Это приводит к текстильному материалу с практически неизменным грифом текстильного материала, что означает сохранение текстильной природы/характеристики текстильного материала, и сам текстильный материал является мягким, приятен на ощупь, жестко зажимается и не прилипает при касании.
В одном варианте осуществления текстильное композитное изделие включает первый текстильный материал и второй текстильный материал. Первый текстильный материал состоит из плотного текстильного материала, изготовленного из пряжи с множеством волокон из полиамида или сложного полиэфира, которые являются плавкими и не обладают термической устойчивостью. Второй текстильный материал изготавливают из огнестойкого материала. Первый и второй текстильные материалы взаимно соединены пропиточным материалом, который содержит вспениваемый графит (смесь пропиточных материалов). Данная смесь пропиточных материалов пронизывает, по меньшей мере, частично поперечное сечение указанного первого плотного текстильного материала и второго текстильного материала в прерывистом рисунке, образуя пропитанные области и непропитанные области в обоих текстильных материалах согласно прерывистому рисунку. По меньшей мере, часть пор в пропитанных областях заполняет указанная смесь пропиточных материалов, где текстильный композит имеет значение водопоглощения на уровне 70% или менее согласно стандарту DIN EN 29865 (1991). В данном варианте осуществления получается текстильный композит, на котором легко красить и печатать, который имеет уменьшенное значение водопоглощения и обеспечивает огнестойкость.
В другом варианте осуществления защитный слой прилегает к одной стороне указанного первого или второго текстильного материала при образовании текстильного композитного изделия. Защитный слой может представлять собой проницаемый для водяного пара защитный слой. Указанный защитный слой может быть также непроницаемым для жидкостей и/или газонепроницаемым. В большинстве вариантов осуществления защитный слой представляет собой мембрану или пленку и сочетается, по меньшей мере, с одним поддерживающим слоем текстильного материала.
2
Термин «проницаемый для водяного пара» означает слой, который обеспечивает пропускание водяного пара через указанный слой. Защитный слой может иметь проницаемость для водяного пара, измеряемую как сопротивление пропусканию водяного пара (RET) и составляющую менее чем 20 м·Па/Вт.
2
Термин «защитный слой» при использовании в настоящем документе определяется как пленка, мембрана или покрытие, которые обеспечивают защиту от проникновения, как минимум, воздуха и, в идеальном случае, ряда других газов, например представляющих опасность газообразных химических веществ. Защитный слой является воздухонепроницаемым и/или газонепроницаемым. Защитный слой считается воздухонепроницаемым, если его воздухопроницаемость составляет менее чем 5 л/м, согласно стандарту EN ISO 9237 (1995).
В следующем варианте осуществления защитный слой также обеспечивает защиту от проникновения, как минимум, жидкой воды и, в идеальном случае, ряда представляющих опасность жидких химических веществ. Слой считается непроницаемым для жидкостей, если он предотвращает проникновение жидкой воды при давлении, составляющим, по меньшей мере, 0,13 бар (13 кПа). Давление проникновения воды измеряют на образце защитного слоя на основе тех же условий, которые определены в отношении стандарта ISO 811, как описано в настоящем документе.
Защитный слой включает в одном варианте осуществления, по меньшей мере, одну проницаемую для водяного пара и воздухонепроницаемую мембрану, чтобы обеспечить характеристики воздухонепроницаемости и проницаемости водяного пара (пригодность для дыхания). Предпочтительно мембрана является также непроницаемой для жидкостей, по меньшей мере, водонепроницаемой. Использование воздухонепроницаемой, но проницаемой для водяного пара мембраны в текстильном композитном изделии приводит также к воздухонепроницаемому, но проницаемому для водяного пара текстильному композитному изделию.
Подходящая водонепроницаемая и проницаемая для водяного пара гибкая мембрана для использования в настоящем изобретении описана в патенте США № 3953566, который относится к материалу на основе пористого вспененного политетрафторэтилена (PTFE). Пористый вспененный PTFE имеет микроструктуру, отличающуюся узлами, которые связаны между собой фибриллами. Если желательно, водонепроницаемость можно повысить за счет покрытия вспененного PTFE гидрофобным и/или олеофобным покровным материалом.
Водонепроницаемая и проницаемая для водяного пара мембрана может также представлять собой микропористый материал, такой как высокомолекулярный микропористый полиэтилен или полипропилен, микропористые полиуретаны или сложные полиэфиры или гидрофильный монолитный полимер, такой как полиуретаны.
Сочетание защитного слоя с предложенным в настоящем изобретении текстильным композитом создает одежду, которая обеспечивает хорошее удобство и усиливает гидрофобность. Термин «одежда» означает любое изделие, которое можно носить, включая обувь, головные уборы, перчатки, рубашки, куртки, брюки и т. д.
В одном варианте осуществления текстильное композитное изделие согласно настоящему изобретению включает первый текстильный материал и проницаемую для водяного пара и непроницаемую для жидкой воды мембраны, состоящей из пористого вспененного политетрафторэтилена (ePTFE), которая соединена с внутренней стороной указанного первого текстильного материала пропиточным материалом. В другом варианте осуществления мембрана ламинирована, по меньшей мере, на один поддерживающий слой текстильного материала с использованием, по меньшей мере, одного прерывистого связующего материала или того же пропиточного материала.
Настоящее изобретение описывает усовершенствованное текстильное композитное изделие, которое обеспечивает повышенный уровень удобства и защиты. За счет заполненных пор и промежутков в пропитанных областях и проницаемых для водяного пара непропитанных областей, текстильный композит обеспечивает ограниченное капиллярное проникновение воды и низкое значение водопоглощения, ускоренную повторную сушку, уменьшенные потери тепла при испарении и низкое увеличение массы после дождя.
Пропитанный текстильный композит, включающий смесь пропиточных материалов со вспениваемым графитом согласно настоящему изобретению обеспечивает также огнестойкость. В частности, в таком случае текстильный композит включает первый текстильный материал, где использована смесь пропиточных материалов со вспениваемым графитом, и второй текстильный материал включает огнестойкий материал и присоединяется к внутренней поверхности первого текстильного материала смесью пропиточных материалов, причем указанный текстильный композит имеет огнестойкость согласно стандарту ISO 15025 (2003).
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 представляет поперечное сечение через необработанную пряжу с множеством волокон.
Фиг. 2 представляет поперечное сечение через необработанную пряжу с множеством волокон после контакта с жидкостью.
Фиг. 3 представляет текстильное композитное изделие, изготовленное из пряжи с множеством волокон и прерывистым рисунком пропиточного материала.
Фиг. 4 представляет схематическое изображение текстильного композитного изделия с прерывистым рисунком пропиточного материала в другом варианте осуществления.
Фиг. 5 представляет схематическое изображение вида поперечного сечения первого текстильного материала в одном варианте осуществления, описанном в настоящем документе.
Фиг. 6 представляет схематическое изображение вида поперечного сечения первого текстильного материала и второго текстильного материала, соединенных друг с другом пропиточным материалом, в другом варианте осуществления, описанном в настоящем документе.
Фиг. 7 представляет схематическое изображение вида поперечного сечения первого текстильного материала в одном варианте осуществления с пропитанными областями, образованными пропиточным материалом.
Фиг. 8 представляет схематическое изображение вида поперечного сечения текстильного материала в другом варианте осуществления с пропитанными областями, образованными пропиточным материалом, и непропитанными областями, включающими функциональный покровный материал.
Фиг. 9 представляет схематическое изображение вида поперечного сечения первого текстильного материала и второй текстильного материала, соединенных друг с другом смесью пропиточных материалов, включающей вспениваемый графит.
Фиг. 10 представляет схематическое изображение вида поперечного сечения одного варианта осуществления с первый текстильным материалом, вторым текстильным материалом и защитным слоем, расположенным между ними; первый текстильный материал соединен с защитным слоем смесью пропиточных материалов, включающей вспениваемый графит, и второй текстильный материал соединен с защитным слоем смесью пропиточных материалов, включающей вспениваемый графит.
Фиг. 11 представляет полученную на сканирующем электронном микроскопе микрофотографию (SEM) поперечного сечения пропитанной области текстильного композита.
Фиг. 12 представляет SEM поперечного сечения той же пропитанной области, что на фиг. 11, в более крупном масштабе.
Фиг. 13 представляет SEM поперечного сечения текстильного композита с пропитанными областями и непропитанными областями.
Фиг. 14 представляет SEM поперечного сечения тех же пропитанных текстильных материалов, что на фиг. 13, в более крупном масштабе.
Фиг. 15 графически представляет время повторной сушки образцов, описанных в настоящем документе.
Подробное описание изобретения
Термин «текстильный материал» означает тканый материал, изготовленный из пряжи, включающей волокна/нити. В частности, термин «текстильный материал» при использовании в настоящем документе означает плотную изготовленную листоподобную структуру (например, трикотажную или тканую), состоящую из пряжи.
Термин «пряжа» при использовании в настоящем документе означает непрерывную прядь, состоящую из множества волокон, нитей и т.п. в форме жгута, которая может оказаться подходящей для вязания, ткачества или другим способом использоваться для изготовления ткани. Пряжа образована множеством волокон, которые скручены вместе (витая пряжа), или множеством нитей без скрутки (невитая пряжа) или скрученных. Пряжа состоит из множества связанных или взаимно соединенных волокон/нитей, определяющих поры, расположенные между ними. Пряжа может также состоять из единственного моноволокна.
Термин «пора» при использовании в настоящем документе означает пустое пространство/объем между волокнами или нитями, в частности, внутри пряжи. Поровое пространство можно также описать как капиллярное пространство между волокнами/нитями внутри пряжи. Поры обычно заполнены воздухом. Средний размер поры может составлять от 0 до 50 мкм в зависимости от того, насколько плотно расположены волокна/нити внутри пряжи.
Термин «волокно» при использовании в настоящем документе означает гибкий натуральный или искусственный нитеподобный предмет. Волокна можно рассматривать как существующие в виде единиц, которые могут быть изготовлены известными способами, и т.п.
Термин «нить» при использовании в настоящем документе означает искусственную нить неопределенной длины.
2
2
2
Термин «промежуток» при использовании в настоящем документе означает пространство/отверстие между нитями в текстильной структуре, включающей крученые волокна или нити. В плотном текстильном материале средний размер промежутков составляет менее чем 100 мкм при измерении в пределах 1 см. В тканом текстильном материале промежуток образуется между точками пересечения двух параллельных основных нитей и двух параллельный уточных нитей (см. фиг. 3). В плотном тканом текстильном материале средний размер промежутков составляет менее чем 100 мкм при измерении в пределах 1 см, предпочтительно менее чем 50 мкм при измерении в пределах 1 см; предпочтительно размер промежутка имеет нулевое значение.
Термин «ламинат» при использовании в настоящем документе означает, по меньшей мере, два отдельных слоя, которые соединены посредством связующий материала или другим способом.
Настоящее изобретение описывает текстильное композитное изделие из пряжи с уменьшенным водопоглощением, состоящее из множества волокон/нитей, используемых в текстильном композите. В частности, настоящее изобретение описывает текстильный композит, который обрабатывают, чтобы уменьшить и предотвратить сохранение жидкости в открытых порах между волокнами/нитями пряжи. Настоящее изобретение, в частности, предотвращает капиллярное смачивание пряжи, используемой в текстильном композите. В одном варианте осуществления обработка нитей может дополнительно придавать текстильному композиту повышенную огнестойкость.
Фиг. 1 представляет схематический вид поперечного сечения типичной пряжи 2 для текстильных материалов, которая представляет собой связку волокон или нити 5. Такая пряжа 2 хорошо известна на предшествующем уровне техники. Пряжа 2 на фиг. 1 состоит из множества волокон/нитей 5 с несколькими порами 6 между одиночными волокнами/нитями 5 пряжи 2. Когда пряжа 2 вступает в контакт с жидкостью, такой как вода, жидкость сначала распространяется по внешней поверхности 7 пряжи 2 и затем проникает между волокнами/нитями 5 и заполняет объем пор пряжи 2.
2
Фиг. 2 представляет такую заполненную жидкостью пряжу 2. Пряжа 2 состоит из множества волокон/нитей 5, где объем пор пряжи 2 совершенно заполнен жидкостью 8, такой как вода. В результате пряжа 2 становится тяжелее, чем раньше, и текстильный материал, изготовленный из пряжи 2, приобретает нежелательный вес. Во многих случаях возможно, что величина водопоглощения составляет более чем 100 г/м. Почти невозможно удалить жидкость 8 быстрым способом из пор 6. Таким образом, время повторной сушки будет продолжительным.
Фиг. 3 представляет текстильное композитное изделие 10 согласно настоящему изобретению. Текстильное композитное изделие 10 включает первый текстильный материал 12, состоящий из пряжи 2, которая образует ткань с пряжей 2 в основном направлении и в уточном направлении. Она может состоять из основных нитей 3 и уточных нитей 4, число которых составляет от 10 до 50 нитей/см.
2
2
Первый текстильный материал 12 представляет собой плотную тканую текстильную конструкцию, в которой образуются малые промежутки 9 между точками пересечения двух параллельных основных нитей 3 и двух параллельных уточных нитей 4 со средним размером, составляющим менее чем 100 мкм при измерении в пределах 1 см. Некоторые промежутки 9 имеют размер, составляющий менее чем 100 мкм при измерении в пределах 1 см, некоторые промежутки 9 настолько малы, что их размер имеет нулевое значение. Первый текстильный материал 12 включает внутреннюю поверхность 16 и внешнюю поверхность 18. Внутренняя поверхность 16 текстильного материала 12 направлена к телу или от окружающей среды. Внешняя поверхность 18 текстильного материала 12 направлена от тела; в одном варианте осуществления она представляет собой наиболее внешнюю поверхность одежды, которая вступает в непосредственный контакт с окружающей средой (например, дождем). Обе поверхности являются прочными, плотными и компактными и имеют лишь малые промежутки 9, обусловленные производством. Тем не менее, первый текстильный материал 12 является, по меньшей мере, проницаемым для водяного пара и, таким образом, может способствовать удобству пользователя одежды, поскольку влага может передаваться от тела в окружающую среду через текстильную структуру. Предпочтительно первый текстильный материал 12 является воздухопроницаемым.
В данном варианте осуществления вся пряжа 2 представляет собой связки волокон или нитей 5. Поперечные сечения пряжи 2 на фиг. 3 показывают, что каждая пряжа 2 состоит из множества волокон или нитей 5 и содержит поры 6 между волокнами 5, как описано на фиг. 1. Между точками пересечения двух параллельных основных нитей 3 и двух параллельных уточных нитей 4 могут образовываться промежутки 9.
Проиллюстрированная внутренняя поверхность 16 текстильного материала 12 представляет прерывистый рисунок 20 пропиточного материала 60. Рисунок 20 в данном варианте осуществления имеет точечный характер. Прерывистый рисунок 20 пропиточного материала 60 образует пропитанные области 22 (точки) и непропитанные области 24 (области вокруг точек). Непропитанные области 24 являются воздухопроницаемыми и проницаемыми для водяного пара. Прерывистый рисунок означает рисунок, который может быть образован дискретными прерывистыми точками и/или прерывающимися линиями пропитанного материала. У указанных точек может быть круглая форма, прямая форма, прямоугольная форма, квадратная форма или их сочетание. У указанных линий может быть прямая форма, гофрированная форма, искривленная форма или их сочетание.
Точки или линии расположены на таком расстоянии друг от друга, что прерывистый рисунок 20 пропиточного материала 60 образует непропитанные области 24 рядом с пропитанными областями 22.
Непропитанные области 24 представляют собой области, в которых поры, промежутки и волокна/нити не содержат пропиточного материала 60. Таким образом, прерывистый пропитанный текстильный материал остается воздухопроницаемым, по меньшей мере, проницаемым для водяного пара.
В пропитанных областях 22 пропиточный материал 60 имеет поперечное сечение текстильного материала, проницаемое таким образом, что, по меньшей мере, часть пор 6 между волокна 5 заполняет пропиточный материал 60. Кроме того, промежутки 9 в пропитанных областях 22 являются, по меньшей мере, частично заполненными пропиточным материалом 60. Пропитанные области 22 не являются воздухопроницаемыми и/или проницаемыми для водяного пара.
Пряжу 2 выбирают из группы, которую составляют полиолефины, полиамиды, сложный полиэфир, регенерированная целлюлоза, ацетат целлюлозы, вискозы, ацетаты, арамиды, стекло, модифицированные акрилонитрилы, хлопок, полихлопок, шерсть, шелк, лен, джут и их смеси. Пряжа 2 состоит из непрерывных многоволоконных нитей или штапельных волокон или их сочетаний. Волокна, используемые для изготовления текстильного материала, не подвергают предварительной обработке. В одном варианте осуществления настоящего изобретения пряжа 2 включает нити, изготовленные из полиамида. В другом варианте осуществления пряжа 2 включает смесь сложнополиэфирного штапельного волокна и хлопка. Пряжу 2 для использования в изготовлении первого текстильного материала 12 можно изготовить, используя ряд способов предшествующего уровня техники. Например, пряжа включает сложный полиэфир или полиамид, который не подвергают предварительной обработке.
Текстильный материал может также включать пряжу, состоящую из единственного моноволокна. Такая пряжа, состоящая из единственного моноволокна, не содержит пор и, таким образом, не может быть заполнена. Текстильный материал может включать смешанную пряжу, состоящую из множества волокон, и пряжу, состоящую из единственного моноволокна.
В определенном варианте осуществления все пряжа 2 текстильного материала 12 состоит из множества волокон/нитей.
Первый текстильный материал 12 может быть изготовлен из трикотажной текстильной структуры, тканой текстильной структуры, нетканой текстильной структуры или фетра.
2
2
2
Первый текстильный материал 12 может иметь текстильную плотность от 50 до 200 г/м. В одном варианте осуществления первый текстильный материал 12 имеет плотность от 90 до 110 г/м. В следующем варианте осуществления плотность необработанного текстильного материала составляет приблизительно 180 г/м.
В одном варианте осуществления первый текстильный материал представляет собой внешний текстильный материал, который может включать плавкий, воспламеняющийся, неплавкий или невоспламеняющийся материал или их сочетания. Такие текстильные материалы являются подходящими в качестве внешнего текстильного материала, включая, но не ограничиваются этим, полиамид 6, полиамид 6.6, сложный полиэфир, и полипропилен.
Пропиточный материал 60 представляет собой полимерный материал, выбираемый из группы, в которую включены кремнийорганические соединения, полиуретан, аморфные перфторполимеры и их смеси. Пропиточный материал 60 включает, по меньшей мере, один кремнийорганический материал или кремнийорганический каучук. В другом варианте осуществления пропиточный материал 60 включает ненабухающий полиуретан. В следующем варианте осуществления пропиточный материал 60 включает аморфный перфторполимер, такой как Teflon AF.
В одном варианте осуществления кремнийорганические соединения используют в качестве пропиточного материала 60. Используемые кремнийорганические соединения могут представлять собой материалы типа RTV, типа LSR или их смеси. Данные кремнийорганические соединения состоят из двух частей, которые смешивают перед использованием.
Процесс отверждения кремнийорганических соединений типа RTV (вулканизация при комнатной температуре) начинается в момент их смешивания при комнатной температуре, но ускоряется при увеличении температуры. Надлежащая температура отверждения составляет от 120°C до 180°C.
Для отверждения кремнийорганических соединений типа LSR (жидкий кремнийорганический каучук) требуется высокий температура, которая составляет от 160°C до 200°C.
Время отверждения зависит от количества кремнийорганических соединений в пряже, скорости технологической линии, длины области нагревания и выбранной температуры области нагревания.
Пропиточные материалы 60, в частности, кремнийорганические соединения, могут содержать одну или несколько добавок. Используемые добавки могут представлять собой отражательные материалы, устойчивые к плесени материалы, изменяющие гриф материалы, придающие вязкость материалы, усиливающие текучесть материалы и придающие гибкость материалы, устойчивые к ультрафиолетовому излучению материалы, материалы-наполнители, электропроводящие материалы, теплопроводящие материалы, огнестойкие и отражающие излучение материалы.
Огнестойкие материалы могут представлять собой соединения бора, тригидрат оксида алюминия, оксиды сурьмы с галогенсодержащими соединениями, гидроксид магния, и органические или неорганические соединения, содержащие соединения фосфора.
В одном варианте осуществления пропиточный материал может включать вспениваемый графит. В более предпочтительном варианте осуществления пропиточный материал включает смесь или сочетание кремнийорганического соединения и вспениваемого графита.
Фиг. 4 представляет текстильное композитное изделие (10), которое описано на фиг. 3, но в другом варианте осуществления. Прерывистый рисунок 20 пропиточного материала 60 нанесен на первый текстильный материал 12 в прерывистой конфигурации точек и линий. Прерывистый рисунок 20 образует на поперечном сечении 23 первого текстильного материала 12 множество пропитанных областей 22 и непропитанных областей 24.
Прерывистый рисунок 20 может иметь любую конфигурацию дискретных точек и/или дискретных линий, чтобы обеспечить воздухопроницаемость и проницаемость для водяного пара. Пропиточный материал 60 можно применять в количестве, составляющем, по меньшей мере, 10% массы первого текстильного материала, в другом вариант осуществления, по меньшей мере, 30% массы первого текстильного материала и в следующем варианте осуществления, по меньшей мере, 50% массы первого текстильного материала.
Прерывистый рисунок 20 образуется при нанесении пропиточного материала 60 таким образом, который обеспечивает устойчивую связь материала внутри пор и промежутков в пропитанных областях 60 первого текстильного материала 12. Способ нанесения выбирают таким образом, что пропиточный материал 60 однородно распространяется по всему поперечное сечение текстильного материала 23, но ограничивается пропитанными областями 22.
Нанесение пропиточного материала 60 на одну поверхность первого текстильного материала 12 можно осуществлять, используя любую известную технологию пропитки. В одном варианте осуществления нанесение пропиточного материала осуществляют способом нанесения глубокой печати. Глубину пропитки можно регулировать вязкостью пропиточного материала. Предпочтительно вязкость составляет приблизительно 2000 мПа·с.
В определенном варианте осуществления нанесение пропиточного материала осуществляют согласно хорошо известной технологии трафаретной печати.
В одном варианте осуществления используют способ трафаретной печати с непрерывным вращением. В данном способе трафаретной печати пропиточным материалом печатают с помощью трафаретного валика на первом текстильном материале. Печать можно регулировать, главным образом, за счет рисунка на трафаретном валике и толщины трафарета, но также в меньшей степени за счет угла/формы лопатки профиля трафаретного валика и за счет скорости.
Затем процесс отверждения происходит в печи при температурах от 120°C до 200°C в течение времени, составляющего приблизительно 2 минуты; в некоторых вариантах осуществления это время составляет 1 минуту.
Другие способы нанесения пропиточного материала могут включать трафаретную печать или покрытие распылением или разбрызгиванием или покрытие ракельным ножом.
Фиг. 5 представляет поперечное сечение текстильного композита 10 на фиг. 3 в одном варианте осуществления. Тканый первый текстильный материал 12 включает основные нити 3 и уточные нити 4. Поперечное сечение 23 на фиг. 5 представляет несколько поперечных сечений основных нитей 3 и поперечное сечение одной уточной нити 4, которая проходит поперек от одного края до другого края первого текстильного материала 12. Основные нити 3 и уточные нити 4 включают связки волокон/нитей 5. Поперечные сечения основных нитей 3 показывают, что каждая нить 3 состоит из множества волокон/нитей 5 и содержит поры 6 между волокнами 5. Малые промежутки 9 образованы между точками пересечения нитей 3 и 4, в частности, между двумя параллельными основными нитями 3 и двумя параллельными уточными нитями 4.
Указанный текстильный материал 12 включает внутренняя поверхность 16 и внешняя поверхность 18. Согласно варианту осуществления, прерывистый рисунок 20 пропиточного материала 60 наносят на внутреннюю поверхность 16 текстильного материала 12, например, используя устройство для ротационной трафаретной печати.
Фиг. 5 представляет пропитанные области 22, образованные пропиточным материалом 60, который проник в поперечное сечение 23 первого текстильного материала 12. Те части поперечного сечения 23, где отсутствует какой-либо пропиточный материал 60, образуют непропитанные области 24. В пропитанных областях 22 объем пор нитей 3, 4 или части нитей 3, 4 и промежутки 9 между нитями, по меньшей мере, частично заполнены пропиточным материалом 60. Это приводит к поперечному сечению 23, где волокна/нити 5 частично погружены в пропиточный материал 60. В некоторых вариантах осуществления пропиточный рисунок 20 проникает в поперечное сечение 23 первого текстильного материала 12 таким образом, что внутренняя поверхность 18 (или внешняя поверхность) не содержит пропиточного материала 60. Это представляет собой преимущество, потому что гриф текстильного материала первого текстильного материала 12 остается неизменным. В необязательном варианте осуществления также возможно, что внешняя поверхность 16 покрыта, по меньшей мере, частично тонкой пленкой пропиточного материала 60.
Непропитанные области 24 представляют собой такие области, в которых поры 6 волокон/нитей 5 и промежутки 9 между точками пересечения нитей 3, 4 не содержат пропиточного материала 60. Таким образом, прерывистый пропитанный текстильный материал 12 остается воздухопроницаемым, по меньшей мере, проницаемым для водяного пара.
В пропитанных областях 22 пропиточный материал 60 проникает в поперечное сечение 23 текстильного материала 12 таким образом, что, по меньшей мере, часть пор 6 между волокнами 5 и промежутки 9 между точками пересечения нитей 3, 4 заполняет пропиточным материалом 60. Пропитанные области 22 не являются воздухопроницаемыми. В некоторых вариантах осуществления пропитанные области не являются воздухонепроницаемыми и непроницаемыми для водяного пара.
В одном варианте осуществления большинство пор 6 в пропитанных областях 22 являются заполненными. Кроме того, в варианте осуществления с использованием пряжи промежутки 9 в пропитанных областях 22 также являются заполненными. Большинство пор 6/промежутков 9 означает более чем 50% пор 6/промежутков 9 в пропитанных областях 22, или более затем 80% пор 6/промежутков 9 в пропитанных областях 22, или более чем 90% пор 6/промежутков 9 в пропитанных областях 22. Существуют варианты осуществления, в которых почти все поры/промежутки (100%) в пропитанных областях являются заполненными 22.
Пропитанные области 22 являются, по меньшей мере, не воздухопроницаемыми. Заполненные поры 6/промежутки 9 в пропитанных областях 22 первого текстильного материала 22 уменьшают и прекращают проникновение жидкости в объем пор пряжи 2, что приводит к значительному уменьшению водопоглощения текстильного композита 10. Водопоглощение означает количество воды, абсорбированное текстильным композитом 10, когда его погружают в воду на заданный период времени. Соотношение массы воды, абсорбированной текстильным материалом 10, и массы сухого текстильного материала представляет собой коэффициент водопоглощения или водозахвата, выраженный в процентах.
Таким образом, текстильное композитное изделие 10 согласно настоящему изобретению имеет значение водопоглощения, составляющее приблизительно 70% или менее согласно стандарту DIN EN 29865 (1991). В других вариантах осуществления значение водопоглощения составляет приблизительно 50% или менее, или приблизительно 40% или менее, или приблизительно 30% или менее, или приблизительно 20% или менее, или приблизительно 10% или менее, согласно стандарту DIN EN 29865 (1991).
Кроме того, предложенный в настоящем изобретении пропитанный текстильный композит 10 имеет уменьшенное время повторной сушки по сравнению со временем повторной сушки непропитанного текстильного материала.
2
Время повторной сушки текстильного материала представляет собой время, которое требуется, чтобы испарить полное количество воды из текстильного материала. Время повторной сушки также связано с температурой окружающей среды и влажностью окружающей среды. Время сушки увеличивается при уменьшении температуры и увеличении влажности. Полное количество воды (г/м) определяет зависимость времени повторной сушки от климатических условий.
Пропиточный материал 60 проникает в промежутки и объем пор пряжи 2 между внутренней поверхностью 16 и внешней поверхностью 18, образуя пропитанные области 22 в поперечном сечении 23 первого текстильного материала 12. Предпочтительно пропитанные области 22 заполняют только частично поперечное сечение 23 между внутренней поверхностью 16 и внешней поверхностью 18. Пропитанные области 22 могут находиться в средней области поперечного сечения 23 первого текстильного материала 12 на расстоянии от внешней поверхности 18 и от внутренней поверхности 16. В еще одном варианте осуществления пропитанные области 22 выступают от внутренней поверхности 16 в поперечное сечение 23. В другом варианте осуществления пропитанные области 22 выступают от внешней поверхности 18 в поперечное сечение 23. В следующем варианте осуществления пропитанные области 22 выступают от внутренней поверхности 16 к внешней поверхности 18. Размер и расположение пропитанных областей 22 зависит от количества пропиточного материала 60, которое было нанесено на одну из поверхностей и зависит от вязкости пропиточного материала 60 и от давления и способа, использованного для образования пропитанных областей 60 внутри первого текстильного материала 12.
В определенном варианте осуществления, по меньшей мере, волокна/нити 5 на внешней поверхности 7 (см. фиг. 1) пряжи 2 погружены в пропиточный материал 60. В данном варианте осуществления поверхность 7 пряжи 20 практически не содержит пропиточного материала 60.
В другом варианте осуществления пропиточный материал 60 образует, по меньшей мере, частично, тонкую внешнюю пленку вокруг, по меньшей мере, частей внешней поверхности 7 пряжи 20.
Таким образом, текстильный характер текстильного материала 12 остается неизменным по сравнению с необработанным текстильным материалом.
Непропитанные области не содержат пропиточного материала и, таким образом, допускают, по меньшей мере, перенос водяного пара и воздуха через первый текстильный материал 12.
Фиг. 6 представляет текстильное композитное изделие 10 согласно еще одному варианту осуществления настоящего изобретения. Первый текстильный материал 12 на стороне, противоположной той, на которой образуется будущая внешняя поверхность 18 одежды, может прилегать к другому слою, образуя многослойный текстильный композит. В проиллюстрированном варианте осуществления образуется слой второго текстильного материала слой 14, прилегающий к внутренней поверхности 16 указанного первого текстильного материала 12. В другом варианте осуществления первый текстильный материал 12 и второй текстильный материал 14 присоединяются друг к другу прерывистым рисунком 20 пропиточного материала 60. Второй текстильный материал 14 может представлять собой основу текстильного материала, предпочтительно термически устойчивую основу текстильного материала.
Второй текстильный материал 14 может быть тканым, нетканый или трикотажным и может состоять из разнообразных материалов, таких как сложный полиэфир, полиамид, полиолефины и т.п. В следующем варианте осуществления второй текстильный материал 14 может быть изготовлен, по меньшей мере, из одного термически устойчивого текстильного материала, такого как арамиды, огнестойкие (FR) виды хлопка, PBI, PBO, огнестойкая вискоза, модифицированные акрилонитрильные смеси, полиамины, углерод, стекловолокно, PAN, политетрафторэтилен (PTFE), а также их смеси и сочетания.
Первый текстильный материал 12 может иметь текстильную структуру, как описано на фиг. 1-5, но также возможны все другие текстильные структуры. Второй текстильный материал 14 может состоять из пряжи 2, которая представляет собой связки волокон или нитей 5. Поперечные сечения 23 пряжи 2 на фиг. 6 показывают, что каждая пряжа 2 состоит из множества волокон или нитей 5 и содержит 6 между волокнами 5, как описано на фиг. 1. Кроме того, могут быть образованы промежутки 9 между точками пересечения пряжи 2.
Второй текстильный материал 14 соединен с первым текстильным материалом пропиточным материалом 60. Пропиточный материал 60 проникает в текстильную структуру второго текстильного материала 14 и образует пропитанные области 22' и непропитанные области 24' во втором текстильном материале 14 согласно прерывистому рисунку 20. Таким образом, в зависимости от степени проникновения пропиточного материала 60, по меньшей мере, часть пор 6 между волокнами/нитями 5 второго текстильного материала 14 заполняется пропиточным материалом 60. Кроме того, по меньшей мере, часть промежутков 9 в пропитанных областях 22' заполняется пропиточным материалом 60.
Пропиточный материал 60 выполняет две основные функции в качестве связующего материала для двух слоев текстильного материала слой 12, 14 и в качестве материала, заполняющего поры 6 и промежутки 9 в пропитанных областях 22, 22'.
Кроме того, предложен способ изготовления текстильного композитного изделия соединением двух слоев текстильного материала друг с другом. Данный способ включает изготовление первого текстильного материала и второго текстильного материала. На внутреннюю поверхность первого текстильного материала нанесен прерывистый рисунок пропиточного материала, например, с помощью технологий глубокой печати или ротационной трафаретной печати. Одна сторона второго текстильного материала приводится в контакт с внутренней поверхностью первого текстильного материала. Первый и второй текстильные материалы пропускают и сжимают через щель между двумя движущимися роликами, чтобы нагнетать пропиточный материал в поры волокон и, если они присутствуют, в промежутки между нитями. Размер щели, скорость роликов и давление между роликами определяют, насколько глубоко пропиточный материал проникает в поперечное сечение первого и второго текстильных материалов.
После этого осуществляют процесс отверждения в печи при температурах от 120°C до 200°C в течение времени, составляющего приблизительно 2 минуты; в некоторых вариантах осуществления это время составляет 1 минуту.
Предпочтительно внешняя поверхность первого текстильного материала и вторая поверхность второго текстильного материала остаются свободными от пропиточного материала, сохраняя текстильный гриф текстильного композита.
Способ дополнительно включает изготовление одежды из текстильного композита, где внешняя поверхность первого текстильного материала направлена от тела пользователь одежды.
Фиг. 7 представляет другой вариант осуществления текстильного композита согласно настоящему изобретению. Проиллюстрирован первый текстильный материал 12, который подробно описан на фиг. 1-5. Как описано выше, первый текстильный материал 12 включает прерывистый рисунок 20 пропиточного материала 60, который проникает в поперечное сечение 23 указанного первого текстильного материала 12 между внешней поверхностью 18 и внутренней поверхностью 16, образуя пропитанные области 22 и непропитанные области 24. Как показывает пример на фиг. 7, пропиточный материал 60 заполняет большинство пор 6 между волокнами 5 и промежутков 9 между нитями 3, 4 таким образом, что пропитанные области 22 достигают от внешней поверхности 18 до внутренней поверхности 16. Таким образом, на внешней поверхности 18 и на внутренней поверхности 16 первого текстильного материала 12 может быть виден прерывистый рисунок.
Фиг. 8 представляет следующий вариант осуществления настоящего изобретения. Проиллюстрирован пропитанный первый текстильный материал 12, который описан на фиг. 7. В данном варианте осуществления непропитанные области 24 включают частично, по меньшей мере, один функциональный покровный материал 40. Функциональный покровный материал 40 может придавать текстильному композиту дополнительный отличительный признак, такой как огнезащитные свойства, олеофобность и/или гидрофобность или свойство защиты от насекомых. Обработка непропитанных областей 24 функциональным материалом 40 приводит к покрытым областям 42. Покрытие 42 только покрывает внешнюю поверхность 7 (см. фиг. 1) пряжи 2, а поры 6 и промежутки 9 остаются практически не содержащими функционального покровного материала 40. Покрытые непропитанные области 24 сохраняют воздухопроницаемость и проницаемость для водяного пара. Указанный функциональный покровный материал 40 может представлять собой гидрофобный материал, гидрофильный материал, олеофобный материал, огнезащитный материал, материал для отпугивания насекомых материал и их смеси. Функциональный покровный материал 40 в непропитанных областях 24 можно наносить после образования пропитанных областей 22.
Подходящий способ для нанесения функционального покровного материала 40 можно выбирать из группы обеспечивающих минимальное покрытие технологий, таких как, например, фулярное покрытие или крашение на плюсовке (Foulard). В одном варианте осуществления функциональный покровный материал 40 представляет собой гидрофобный материал, который поставляет компания Clariant под наименованием Nuva TTC или HPU или Nuva 2110.
В следующем варианте осуществления, как показывает пример на фиг. 9, первый и второй текстильные материалы 12, 14 взаимно соединены, как описано на фиг. 6. Пропиточный материал 60 содержит в данном варианте осуществления вспениваемый графит 30 в качестве добавки. Данная смесь пропиточных материалов 62 заполняет поры 5 между волокнами/нитями 5 и промежутки 9 между точками пересечения пряжи 2 первого и второго текстильных материалов 12, 14 и соединяет вместе слои текстильного материала.
Предпочтительно пропиточный материал 60 содержит вспениваемый графит 30. Указанная смесь пропиточных материалов 62 включает менее чем или приблизительно 50 мас.%, или менее чем или приблизительно 40 мас.%, или менее чем или приблизительно 30 мас.% вспениваемого графита в расчете на суммарную массу пропиточного материала с графитом. В других вариантах осуществления вспениваемый графит включает менее чем или приблизительно 20 мас.%, или менее чем или приблизительно 10 мас.%, или менее чем или приблизительно 5 мас.% пропиточного материала. Как правило, желательно количество, составляющее приблизительно от 5 мас.% до 50 мас.% вспениваемого графита в расчете на суммарную массу пропиточного материала с графитом. В зависимости от желательных свойств и конструкции получаемых в результате текстильных композитов, другие уровни вспениваемого графита могут быть подходящими для другие вариантов осуществления. Другие добавки, такие как пигменты, наполнители, противомикробные средства, технологические добавки и стабилизаторы можно также вводить в пропиточный материал. Подходящий для настоящего изобретения размер частиц вспениваемого графита следует выбирать таким образом, чтобы смесь пропиточных материалов можно было наносить выбранным способом нанесения. Например, если смесь пропиточных материалов наносят согласно технологии ротационной трафаретной печати, размер частиц вспениваемого графита должен быть достаточно малым, чтобы соответствовать трафарету.
Один вспениваемый графит, подходящий для использования в настоящем изобретении, представляет собой вспениваемый графит, который поставляет компания NRC Nordmann (Германия), изделие Rassmann: Nord-Min 251, артикул # 102148 или Nord-Min 250, артикул # 102147. Вспениваемый графит типа Nord-Min 251 имеет объем вспенивания 250 мл/г. Размер частиц, составляющих минимум 80% частиц, превышает 0,3 мм. Вспенивание начинается при контактной температуре, превышающей 180°C.
Предпочтительно смесь пропиточных материалов 62 включает кремнийорганическое соединение и вспениваемый графит 30.
Смесь пропиточных материалов 62 с графитом 30 можно изготавливать способом, который образует тесное перемешивание полимерного материала и вспениваемого графита, не вызывая существенного вспенивания вспениваемого графита. Подходящие способы перемешивания включают, но не ограничиваются этим, перемешивание с помощью лопастной мешалки, введение добавок и другие низкосдвиговые способы перемешивания. В одном способе тесное перемешивание частиц полимерного материала и вспениваемого графита достигается перемешиванием вспениваемого графита с предварительно смешанным кремнийорганическим полимером (например, Wacker Elastosil LR 7665 в смеси 1:1 или Wacker Elastosil в смеси 1:1). В способах, которые обеспечивают тесное перемешивание частиц полимерного материала и вспениваемого графита или агломератов вспениваемого графита, вспениваемый графит покрывают или инкапсулируют полимерным материалом перед вспениванием графита.
Текстильные композиты, которые изготавливали согласно данному варианту осуществления (используя смесь пропиточных материалов со вспениваемым графитом), имеют способность подавления пламени после воздействия огня в ходе горизонтального испытания на горючесть согласно стандарту ISO 15025 (2003). Обработка первого текстильного материала и второго текстильного материала пропиточным материалом на основе смеси со вспениваемым графитом приводит к текстильному композиту с повышенной огнестойкостью. Повышенная огнестойкость означает, что текстильный композит 10 сохраняет пламя в течение 10 секунд или менее после воздействия огня в ходе вертикального испытания на горючесть согласно стандарту ISO 15025 (2003). Образцы, которые не сохраняли пламени в течение 10 секунд или менее после воздействия огня в ходе вертикального испытания на горючесть согласно стандарту ISO 15025 (2003), считали невоспламеняющимися. Предпочтительные образцы проявляли пламя в течение 3 секунд или менее после воздействия огня. Наиболее предпочтительные образцы совершенно не проявляли пламени после воздействия огня.
Образцы, сохраняющие пламя в течение более чем 10 секунд, считали воспламеняющимися.
В одном варианте осуществления текстильный композит содержит плавкий внешний текстильный материал, на который нанесен прерывистый рисунок смеси пропиточных материалов со вспениваемым графитом, и термически устойчивую текстильную основу, которая прикреплена указанной смесью пропиточных материалов к внутренней поверхности внешнего текстильного материала, и во время использования внешняя поверхность внешнего текстильного материала расположена так, что она вступает в контакт с пламенем. При воздействии пламени на внешнюю поверхность внешнего текстильного материала текстильный композит не проявляет пламени после воздействия огня в ходе горизонтального испытания на горючесть согласно стандарту ISO 15025 (2003). При воздействии огня плавкий внешний текстильный материал плавится по направлению к смеси пропиточных материалов со вспениваемым графитом. Считают, что по мере вспенивания вспениваемого графита термически устойчивая текстильная основа удерживает пропиточный материал на месте, способствуя абсорбции расплава плавкого внешнего текстильного материала.
Кроме того, непропитанные области 24 первого текстильного материала 12 текстильного композита 10 на фиг. 9 включают частично, по меньшей мере, один функциональный покровный материал 40. Функциональный покровный материал 40 может придавать текстильному композиту дополнительные отличительные признаки, такие как огнезащитные свойства, олеофобность и/или гидрофобность или защита от насекомых. Обработка непропитанных областей 24 функциональным материалом 40 приводит к покрытым областям 42, как разъясняется более подробно на фиг. 8. В другом варианте осуществления второй текстильный материал 14 также может включать, по меньшей мере, один функциональный покровный материал в непропитанных областях 24, образуя покрытые области 42.
Фиг. 10 представляет другой вариант осуществления настоящего изобретения, в котором текстильный композит 10 включает защитный слой 50. В одном варианте осуществления настоящего изобретения защитный слой 50 является проницаемым для водяного пара.
Защитный слой может представлять собой мембрану, пленку или ламинат, которые включают политетрафторэтилен (PTFE), вспененный PTFE, полиуретаны или другие подходящие подложки.
Первый текстильный материал 12 на стороне, противоположной той, на которой образуется будущая внешняя поверхность 18 одежды, может прилегать к защитному слою 50, образуя многослойный текстильный композит 10. В одном примере первый текстильный материал 12 ламинируют к защитному слою 50, используя пропиточный материал 62 в качестве связующего материала. Второй текстильный материал 14 соединяют с защитным слоем 50, также используя пропиточный материал 62 или традиционный связующий материал. При использовании пропиточного материала 62 в качестве связующего материала прерывистый рисунок пропитанных областей 22 и непропитанных областей 24 образуется в поперечном сечение первого текстильного материала 12 и второго текстильного материала 14.
2
Например, внутреннюю поверхность 16 первого текстильного материала 12 можно прикреплять или присоединять к защитному слою 50, такому как водонепроницаемая и проницаемая для водяного пара пленка или мембрана, такая как воздухопроницаемая полиуретановая или сложнополиэфирная или простополиэфирная пленка, монолитная или пористая, в частности микропористая, изготовленная из полиэтилена, полипропилена или полиуретана. В одном варианте осуществления мембрана или пленка представляет собой мембрану из пенополитетрафторэтилена (ePTFE), как описано в патенте США № 3953566, которая имеет пористую микроструктуру, отличающуюся узлами, взаимно связанными посредством фибрилл. Мембрана не пропускает через себя жидкую воду, но является проницаемой для водяного пара. Мембрана может иметь плотность от 1 до 100 г/м.
В содержащей ePTFE мембране или пленке ePTFE может быть пропитан гидрофобным пропитывающим веществом. На ePTFE может находиться непрерывный слой пленки или покрытия из водонепроницаемого, но проницаемый для водяного пара материала, такого как проницаемый для водяного пара полиуретан типа, описанного в патенте США № 4194041. Непрерывный слой проницаемого для водяного пара полимера представляет собой гидрофильный полимер в том смысле, что он пропускает молекулы воды, и называется в настоящем документе термином «гидрофильный полимер». Гидрофильный слой селективно пропускает воду посредством диффузии, но не пропускает движущийся под давлением поток жидкости или воздуха. Таким образом, пропускается влага, т.е. водяной пар, но непрерывный слой полимера препятствует прохождению жидкой воды и таких материалов, как взвешенные в воздухе частицы, микроорганизмы, масла или другие загрязнители.
2
Защитный слой 50 является, по меньшей мере, воздухонепроницаемым в одном варианте осуществления настоящего изобретения. Термин «воздухонепроницаемый» означает, что защитный слой или текстильный композит 10 с защитным слоем 50 имеет воздухопроницаемость, составляющую менее чем 5 л/м.
В следующем варианте осуществления защитный слой 50 является непроницаемым для жидкостей. Термин «непроницаемый для жидкостей» означает, что защитный слой или текстильный композит 10 с защитным слоем имеет давление входа воды, превышающее 0,13 бар (13 кПа) (ISO 20811).
В другом варианте осуществления первый текстильный материал 12 соединен с защитным слоем, который является воздухонепроницаемым, непроницаемый для жидкостей и проницаемым для водяного пара.
Вариант осуществления на фиг. 10 представляет текстильный композит 10 согласно настоящему изобретению, в котором защитный слой 50 расположен между первым текстильным материалом 12 и вторым текстильным материалом 14, образуя ламинат. Соединение между защитным слоем 50 и двумя слоями текстильного материала осуществляется посредством смеси пропиточных материалов 62 как описано выше.
Фиг. 11 представляет SEM поперечного сечения текстильного композита 10 с двумя слоями текстильных материалов согласно настоящему изобретению. Тканый первый текстильный материал 12 и трикотажный второй текстильный материал 14 взаимно соединены прерывистым рисунком смеси пропиточных материалов 62 (кремнийорганическое соединение и вспениваемый графит). Микрофотография SEM представляет одну точку прерывистого рисунка. Точка смеси пропиточных материалов 62 пропитывает первый и второй текстильные материалы 12, 14 и частично заполняет поры 6 и промежутки между нитями 2 обоих текстильных материалов 12, 14, образуя пропитанную область 22. Пропитанная область 22 заканчивается приблизительно в средней части поперечного сечения обоих текстильных материалов; таким образом, внешняя поверхность 18 первого текстильного материала 12 и вторая поверхность 19 второго текстильного материала 14 остаются практически без пропиточного материала 62.
Фиг. 12 представляет в большем увеличении SEM поперечного сечения текстильного композита с двумя слоями текстильного материала, которые взаимно соединены смесью пропиточных материалов 62. Поры 6 и промежутки 9 частично заполнены смесью пропиточных материалов 62 в пропитанной области 22. Микрофотография SEM представляет одну точку прерывистого рисунка. Заполненные поры 6 и промежутки 9 в пропитанных областях 22 предотвращают абсорбцию жидкости в этих пространствах текстильных материалов.
Фиг. 13 представляет другую микрофотографию SEM поперечного сечения текстильного композита 10. Текстильный композит 10 содержит первый текстильный материал 12 и второй текстильный материал 14, которые взаимно соединены смесью пропиточных материалов 62 в прерывистом рисунке, образуя пропитанные области 22 и непропитанные области 24. Микрофотография SEM представляет три пропитанные области 22 и две непропитанные области 24, где в пропитанных областях 22 смесь пропиточных материалов 62 проникает в текстильную структуру первого и второго текстильных материалов 12, 14. Непропитанные области 24 являются полностью свободными от пропиточного материала 62 и, таким образом, воздухопроницаемыми и проницаемый для водяного пара. В пропитанных областях 62 большинство пор и промежутков заполняет смесь пропиточных материалов 62. Внешняя поверхность 18 первого текстильного материала 12 и вторая поверхность 19 второго текстильного материала 14 остаются практически без пропиточного материала 62, в результате чего остается практически неизменный гриф текстильного материала.
Фиг. 14 представляет в большем увеличении SEM поперечного сечения текстильного композита 10 на фиг. 13. Микрофотография SEM представляет непропитанную область 24 между двумя пропитанными областями 22.
Примеры
Пропиточный материал 1 (IM1):
Пропиточный материал получали, приготовляя раствор кремнийорганического соединения смешиванием материала Wacker Elastosil LR 7665 (поставщик Wacker Chemie AG) в соотношении 1:1. Пропиточный материал имел вязкость 20000 мПа·с.
Пропиточный материал 2 (IM2):
Пропиточный материал получали, приготовляя раствор кремнийорганического соединения смешиванием материала Wacker Elastosil Silgel (поставщик Wacker Chemie AG) в соотношении 1: 1. Пропиточный материал имел вязкость 2000 мПа·с.
Смесь пропиточных материалов 1 (IMB1):
Смесь пропиточного материала и вспениваемого графита получали, смешивая вспениваемый графит (NRC Nordmann, изделие Rassmann: Nord-Min 251, артикул # 102148) с пропиточным материалом IM1. Вспениваемый графит добавляли к IM1 в количестве 10-45%. Размер частиц, составлявших минимум 80% частиц, превышал 0,3 мм.
Смесь пропиточных материалов 2 (IMB2):
Смесь пропиточного материала и вспениваемого графита получали, смешивая приблизительно 10-45% вспениваемого графита (NRC Nordmann, изделие Rassmann: Nord-Min 250, артикул # 102147) с пропиточным материал IM1. Вспениваемый графит содержал частицы с приблизительным размером от 250 до 300 мкм.
Пример текстильного композита 1
2
2
Использовали первый внешний плотный текстильный материал, изготовленный из 65% полиэфирсульфоновой (PES) пряжи и 35% хлопковой пряжи. Плотный текстильный материал представлял собой тканый текстильный материал, изготовленный из витой пряжи номер 64/2. Пряжу не подвергали предварительной обработке. Текстильный материал имел плотность 180 г/м. Средний размер промежутков между нитями составлял приблизительно 50 мкм при измерении в пределах 1 см. Такой плотный тканый текстильный материал поставляет компания Ibena Textilwerke GmbH (Германия).
Внутреннюю поверхность плотного текстильного материала пропитывали пропиточным материалом IM2, используя технологию непрерывной ротационной трафаретной печати, таким образом, чтобы получить прерывистый рисунок в виде крестиков (отверждение при температуре около 150°C в течение приблизительно 1 минуты). Трафарет имел рисунок в виде отдельных дискретных крестиков толщиной 120 мкм.
2
2
Текстильная плотность после обработки составляла 245 г/м; таким образом, количество IM2 составляло приблизительно 65 г/м, что соответствовало приблизительно 36,1% массы текстильного материала.
Образцы примера 1 испытывали на воздухопроницаемость и проницаемость для водяного пара и значение водопоглощения, как описано в настоящем документе и представлено в таблице 1.
Пример текстильного композита 2
2
Использовали первый внешний плотный текстильный материал, изготовленный из 50% арамидной пряжи и 50% вискозной огнестойкой пряжи. Плотный текстильный материал представлял собой тканый текстильный материал, изготовленный из витой пряжи номер 60/2. Пряжу не подвергали предварительной обработке. Текстильный материал имел плотность 190 г/м. Средний размер промежутков составлял приблизительно 60 мкм. Такой плотный тканый текстильный материал поставляет компания Utexbel (Бельгия).
Внутреннюю поверхность плотного текстильного материала пропитывали пропиточным материалом IM2, используя технологию непрерывной ротационной трафаретной печати, таким образом, чтобы получить прерывистый рисунок в полосок (отверждение при температуре около 150°C в течение приблизительно 1 минуты). Трафарет имел рисунок в виде отдельных дискретных линий.
2
2
Текстильная плотность после обработки составляла 215 г/м; таким образом, количество IM2 составляло приблизительно 25 г/м, что соответствовало приблизительно 13,15% массы текстильного материала.
Образцы примера 2 испытывали на воздухопроницаемость и проницаемость для водяного пара и значение водопоглощения, как описано в настоящем документе и представлено в таблице 1.
Таблица 1 показывает, что обработанные образцы примера 1 и примера 2 являются воздухопроницаемыми и проницаемыми для водяного пара после обработки пропиточным материалом. Это означает, что непропитанные области остаются открытыми для прохождения воздуха и водяного пара. Значения воздухопроницаемости и проницаемости для водяного пара обработанных образцов уменьшаются, но все же остаются высокими. Причина этого уменьшения заключается в том, что поры и промежутки в пропитанных областях больше не являются доступными для передачи воздуха и водяного пара, потому то они заполнены пропиточным материалом. Что касается испытания водопоглощения, обработанные образцы показывают уменьшение водопоглощения, причем значение водопоглощения составляет менее чем 70%. Даже после нескольких циклов домашней стирки и сушки на воздухе значение водопоглощения составляет менее чем 70%.
2
Таблица 1 представляет также параметры повторной сушки примера 2, полученные с помощью прибора Permetest. Фиг. 15 представляет кривые повторной сушки необработанного и обработанного образцов примера 2. Образцы примера 2 смачивали в определенных условиях: воздействие дождя по Бундесману в течение 10 минут согласно стандарту DIN EN 29865 (1991) и дополнительное центрифугирование в течение 15 секунд. Прибором Permetest измеряли время повторной сушки и полные потери тепла в процессе сушки образцов. После помещения смоченных образцов в прибор суммарные потери тепла (Вт/м) регистрировали в определенных климатических условиях (температура 15°C, относительная влажность воздуха 65%, скорость ветра 2,5 м/с). Площадь под кривой в течение периода сушки представляла собой суммарные потери тепла за указанный период. Выход кривой на горизонтальную линию показывает момент времени, когда текстильный материал снова становится сухим.
Пример текстильного композита 3
2
2
2
Текстильный композит изготавливали, используя первый плотный лицевой текстильный материал, изготовленный из 100% полиамидной (PA) сплетенной по диагонали пряжи Taslite. Первый текстильный материал представлял собой тканый текстильный материал, изготовленный из пряжи (плотность 78 дтекс, 34 волокна). Пряжу не подвергали предварительной обработке. Первый текстильный материал имел плотность 100 г/м. Средний размер промежутков между нитями составлял приблизительно 40 мкм при измерении в пределах 1 см. Такой тканый плотный текстильный материал поставляет компания Ibena Textilwerke GmbH (Германия). Первый плотный текстильный материал прикрепляли ко второму основному текстильному материалу. Первый текстильный материал образует лицевую сторону, и второй текстильный материал образует подкладку. Использовали второй основной текстильный материал, изготовленный из 65% полиэфирсульфоновой (PES) пряжи и 35% хлопковой пряжи. Второй текстильный материал представлял собой трикотажный текстильный материал, изготовленный из витой нити номер 50/1. Пряжу не подвергали предварительной обработке. Второй текстильный материал имел плотность 95 г/м. Такой трикотажный текстильный материал поставляет компания Riedel+Tietz Textil GmbH&Co (Германия). Второй текстильный материал прикладывали к внутренней стороне первого текстильного материала, образуя двухслойный текстильный композит. Образцы испытывали на воздухопроницаемость и проницаемость для водяного пара и значение водопоглощения и проводили горизонтальное испытание на горючесть способом, описанным в настоящем документе; результаты представлены в таблице 2.
Пример текстильного композита 4
2
Двухслойный текстильный композит изготавливали, в основном, согласно примеру 3, но слои соединяли друг с другом смесью пропиточных материалов IMB1. Двухслойный ламинат из текстильного композита изготавливали, печатая прерывистый рисунок пропиточного материала смесью IMB1 на внутренней поверхности первого лицевого текстильного материала и затем прикрепляя второй основной текстильный материал к первому лицевому текстильному материалу пропусканием между двумя валками с зазором 0,4 мм. Прерывистый рисунок IMB1 печатали способом непрерывной ротационной трафаретной печати таким образом, чтобы получить прерывистый точечный рисунок. Трафарет содержал рисунок из отдельных дискретных точек с диаметром 2,3 мм и толщиной 120 мкм. Полученный в результате текстильный композит представлял собой двухслойный ламинат из текстильных материалов, включая внешний плавкий полиамидный плотный текстильный материал и термически устойчивый основной текстильный материал, соединенный прерывистым рисунком точек IMB1, где плотность ламината составляла 261 г/м. Количество IMB1 составляло приблизительно 79 г; таким образом, пропиточный материал применяли в количестве, составлявшем 60% массы первого текстильного материала. Ламинат оставляли для отверждения в течение приблизительно 1 минуты при температуре 150°C. Образцы испытывали на воздухопроницаемость и проницаемость для водяного пара и значение водопоглощения и проводили горизонтальное испытание на горючесть способом, описанным в настоящем документе; результаты представлены в таблице 2.
Пример текстильного композита 5
2
2
2
Текстильный композит изготавливали, используя первый плотный лицевой текстильный материал, изготовленный из 100% полиамидной (PA) сплетенной по диагонали пряжи Taslite. Первый текстильный материал представлял собой тканый текстильный материал, изготовленный из пряжи (плотность 78 дтекс, 34 волокна). Пряжу не подвергали предварительной обработке. Первый текстильный материал имел плотность 100 г/м. Средний размер промежутков между нитями составлял приблизительно 40 мкм при измерении в пределах 1 см. Такой тканый плотный текстильный материал поставляет компания Ibena Textilwerke GmbH (Германия). Первый плотный текстильный материал прикрепляли ко второму основному текстильному материалу. Первый текстильный материал образует лицевую сторону, и второй текстильный материал образует подкладку. Второй основной текстильный материал представлял собой трикотажный текстильный материал, изготовленный из 100% штапельного арамидного волокна Nomex, пряжа номер 80/1. Пряжу не подвергали предварительной обработке. Второй текстильный материал имел плотность 58 г/м. Такой трикотажный основной текстильный материал Nomex поставляет компания Estambril S. A. (Испания). Второй текстильный материал прикрепляли к внутренней стороне первого текстильного материала, образуя двухслойный текстильный композит. Образцы испытывали на воздухопроницаемость и проницаемость для водяного пара и значение водопоглощения и проводили горизонтальное испытание на горючесть способом, описанным в настоящем документе; результаты представлены в таблице 2.
Пример текстильного композита 6
2
Двухслойный текстильный композит изготавливали, в основном, согласно примеру 5, но слои соединяли друг с другом смесью пропиточных материалов IMB1. Двухслойный ламинат текстильного композита ламинат изготавливали, печатая прерывистый рисунок пропиточного материала смесью IMB1 на внутренней поверхности первого лицевого текстильного материала и затем прикрепляя второй основной текстильный материал к первому лицевому текстильному материалу пропусканием между двумя валками с зазором 0,5 мм. Прерывистый рисунок IMB1 печатали способом непрерывной ротационной трафаретной печати таким образом, чтобы получить прерывистый точечный рисунок. Трафарет содержал рисунок из отдельных дискретных точек с диаметром 2,3 мм и толщиной 120 мкм. Полученный в результате текстильный композит представлял собой двухслойный ламинат из текстильных материалов, включая внешний плавкий полиамидный плотный текстильный материал и термически устойчивый основной текстильный материал, соединенный прерывистым рисунком точек IMB1, где плотность ламината составляла 230 г/м. Количество IMB1 составляло приблизительно 72 г; таким образом, пропиточный материал использовали в количестве, составлявшем 72% массы первого текстильного материала. Ламинат оставляли для отверждения в течение приблизительно 1 минуты при температуре 150°C. Непропитанные области лицевого первого текстильного материала ламината обрабатывали гидрофобным фторуглеродом (Clariant Nuva TTC). Образцы испытывали на воздухопроницаемость и проницаемость для водяного пара и значение водопоглощения и проводили горизонтальное испытание на горючесть способом, описанным в настоящем документе; результаты представлены в таблице 2.
Пример текстильного композита 7
2
Двухслойный текстильный композит изготавливали, в основном, согласно примеру 3, но слои соединяли друг с другом смесью пропиточных материалов IMB2. Двухслойный ламинат из текстильного композита изготавливали, печатая прерывистый рисунок пропиточного материала смесью IMB2 на внутренней поверхности первого лицевого текстильного материала и затем прикрепляя второй основной текстильный материал к первому лицевому текстильному материалу пропусканием между двумя валками с зазором 0,4 мм. Прерывистый рисунок IMB2 печатали способом непрерывной ротационной трафаретной печати таким образом, чтобы получить прерывистый точечный рисунок. Трафарет содержал рисунок из отдельных дискретных точек с диаметром 2 мм и толщиной 200 мкм. Полученный в результате текстильный композит представлял собой двухслойный ламинат из текстильных материалов, включая внешний плавкий полиамидный плотный текстильный материал и термически устойчивый основной текстильный материал, соединенный прерывистым рисунком точек IMB2, где плотность ламината составляла 364 г/м. Количество IMB2 составляло приблизительно 168 г; таким образом пропиточный материал применяли в количестве, составлявшем 165% массы первого текстильного материала. Ламинат оставляли для отверждения в течение приблизительно 1 минуты при температуре 150°C. Образцы испытывали на воздухопроницаемость и проницаемость для водяного пара и значение водопоглощения и проводили горизонтальное испытание на горючесть способом, описанным в настоящем документе; результаты представлены в таблице 2.
Пример текстильного композита 8
2
Двухслойный текстильный композит изготавливали, в основном, согласно примеру 3, но слои соединяли друг с другом смесью пропиточных материалов IMB2. Двухслойный ламинат из текстильного композита изготавливали, печатая прерывистый рисунок пропиточного материала смесью IMB2 на внутренней поверхности первого лицевого текстильного материала и затем прикрепляя второй основной текстильный материал к первому лицевому текстильному материалу пропусканием между двумя валками с зазором 0,4 мм. Прерывистый рисунок IMB2 печатали способом непрерывной ротационной трафаретной печати таким образом, чтобы получить прерывистый точечный рисунок. Трафарет содержал рисунок из отдельных дискретных точек с диаметром 2 мм и толщиной 200 мкм. Полученный в результате текстильный композит представлял собой двухслойный ламинат из текстильных материалов, включая внешний плавкий полиамидный плотный текстильный материал и термически устойчивый основной текстильный материал, соединенный прерывистым рисунком точек IMB2, где плотность ламината составляла 364 г/м. Количество IMB2 составляло приблизительно 172 г; таким образом пропиточный материал применяли в количестве, составлявшем 165% массы первого текстильного материала. Ламинат оставляли для отверждения в течение приблизительно 1 минуты при температуре 150°C. Непропитанные области лицевого первого текстильного материала ламината обрабатывали гидрофобным фторуглеродом (Clariant Nuva TTC). Образцы испытывали на воздухопроницаемость и проницаемость для водяного пара и значение водопоглощения и проводили горизонтальное испытание на горючесть способом, описанным в настоящем документе; результаты представлены в таблице 2.
Таблица 2 показывает, что обработанные образцы примеров 4, 6, 7 и 8 являются воздухопроницаемыми и проницаемыми для водяного пара после обработки пропиточным материалом. Это означает, что непропитанные области остаются открытыми для прохождения воздуха и водяного пара. Воздухопроницаемость и проницаемость для водяного пара обработанных образцов примеров 4 и 6 уменьшается, но все же остается высокой. Причина такого уменьшения заключается в том, что поры и промежутки в пропитанных областях больше не являются доступными для прохождения воздуха и водяного пара, потому что они заполнены пропиточным материалом. Что касается испытания водопоглощения, обработанные образцы показывали уменьшение водопоглощение, причем значение водопоглощения составляло менее чем 70%. Даже после нескольких циклов домашней стирки и сушки в барабане значение водопоглощения приблизительно составляет менее чем 70%.
Кроме того, таблица 2 показывает, что обработанные образцы примеров 4, 6, 7 и 8 испытывали на огнестойкость согласно процедуре испытания огнестойкости, которая описана в настоящем документе. Согласно таблице 2, все обработанные образцы не сохраняли пламени в течение 10 секунд после воздействия огня.
Процедуры испытаний
Воздухопроницаемость:
2
2
Для измерения воздухопроницаемости ткани (текстильного материала) использовали испытательное устройство, которое способно измерять поток воздуха через ткань. Образцы помещали между двумя кольцами, определяя исследуемую площадь, равную 100 см. Воздух всасывали через образец при постоянном давлении 100 Па. Таким образом, измеряли количество воздуха, проходящего через образец, и выражали его в л/м/с. Данный способ испытаний описан в стандарте EN ISO 9237.
Коэффициент пропускания водяного пара:
2
2
Способ определения RET для слоев текстильного материала, текстильного композитного изделия и защитного слоя: сопротивление прохождению водяного пара (RET) представляет собой особе свойство материалов, имеющих листоподобные структуры, или композитов, которое определяет поток скрытой теплоты испарения через данную площадь при постоянном градиенте парциального давления. Слой текстильного материала, текстильный композит или защитный слой, которые описаны в настоящем изобретении, являются проницаемыми для водяного пара, если их сопротивление прохождению водяного пара (RET) составляет менее 150 м·Па/Вт. Защитный слой предпочтительно имеет значение RET менее 20 м·Па/Вт. Проницаемость для водяного пара измеряют, используя модель кожи согласно стандарту ISO 11092 (2005).
Водонепроницаемость:
Измерение водонепроницаемости осуществляли в соответствии с международным стандартом ISO 811. В одном варианте осуществления защитный слой сопротивляется давлению воды до 0,13 бар (13 кПа).
Водопоглощение:
Один способ определения свойств водопоглощения текстильных структур представляет собой использование испытания под дождем по Бундесману согласно стандарту DIN EN 29865) (1991). Дождевальная установка создает дождь, определяемый объемом воды, размером капель и расстоянием от дождевальной установки до исследуемых образцов. Испытание проводили в течение 10 минут.
Водопоглощение текстильных материалов и текстильные композитные изделия измеряли, используя следующий способ:
1. Определение массы образца (текстильного материала/текстильного композита).
2. Проведение испытания под дождем по Бундесману в течение 10 минут.
3. Центрифугирование образца в течение 15 секунд.
4. Определение массы образца.
5. Вычисление увеличения массы в процентах по сравнению с образцом перед испытанием под дождем по Бундесману.
Испытанию по измерению водопоглощения подвергали необработанные текстильные материалы и текстильные композитные изделия; пропитанные текстильные материалы и образцы текстильных композитных изделий согласно настоящему изобретению, а также обработанные текстильные материалы и образцы текстильных композитных изделий согласно настоящему изобретению и после 10 циклов домашней стирки при 60°C и сушки на воздухе или в барабане.
Домашняя стирка:
Цикл домашней стирки осуществляли при 60°C в соответствии с международным стандартом ISO 6330/2A (1984) с последующей сушкой на воздухе (ISO 6330/2A-A) или в барабане (ISO 6330/2A-E).
Вязкость пропиточного материала:
Вязкость полимерного материала можно измерять с помощью ротационного измерительного прибора (вискозиметра), изготовленного, например, компаниями Rheotec или Brookfield.
Огнестойкость:
Измерение огнестойкости осуществляли в соответствии с международным стандартом ISO 15025 (2003), воздействуя на поверхность пламенем в течение 10 секунд. На внешнюю лицевую сторону образца из текстильного материала воздействовали огнем в течение 10 секунд. Затем регистрировали время последующего горения. Образцы со временем последующего горения, составляющим более чем 10 секунд, считали воспламеняющимися. Образцы со временем последующего горения, составляющим 10 секунд или менее, считали невоспламеняющимися. У предпочтительных образцов время последующего горения составляло 3 секунды или менее. У наиболее предпочтительных образцов время последующего горения отсутствовало.
Средний размер промежутков:
2
Промежутки между нитями в плотном изготовленном текстильном материале имели средний размер, составляющий менее чем 100 мкм при измерении в пределах 1 см. В тканом текстильном материале промежуток 9 образуется между точками пересечения двух параллельных основных нитей и двух параллельных уточных нитей (см. фиг. 3).
Чтобы измерить средний размер промежутков, использовали световой микроскоп (например, микроскоп Zeiss). Размер каждого и всех промежутков (т.е. размер между всеми точками пересечения) определяли с помощью светового микроскопа в пределах заданной области текстильного материала с размерами 1 см×1 см. Измерение осуществляли на виде сверху текстильного материала в области 1 см×1 см. Средний размер промежутков вычисляли по размерам всех промежутков (даже если этот размер мог быть нулевым) в пределах заданной области текстильного материала. Микроскоп имел увеличение, предпочтительно 50-кратное, в сочетании с электронной программной измерения расстояний. Можно использовать любое другое подходящее увеличение.
Permetest:
Permetest представляет собой быстро реагирующий измерительный прибор (модель кожи) для определения сопротивления водяному пару и термической стойкости или проницаемости текстильного материала тканых, нетканых, сделанных из фольги и бумаги листов. Данный прибор осуществляет все виды измерений в условиях, очень близких к стандарту ISO 11092 (2005), и результаты оцениваются по такой же процедуре, которая требуется в стандарте ISO 11092 (2005). Отличия в отношении данного стандарта зависят от образцов меньшего размера.
Измерение прибором Permetest представляют особый интерес для определения изменения тепловых потерь влажной ткани в процессе повторной сушки. Если температура нагретой пластины прибора Permetest установлена на уровне температуры кожи 35°C, и условия окружающей среды установлены на уровне температуры 15°C и относительной влажности воздуха 65% при скорости ветра 2,5 м/с, это моделирует повторную сушку влажной ткани, когда одежду из нее носят в указанных условиях.
Без намерения ограничить объем настоящего изобретения, вышеизложенные данные иллюстрируют способы осуществления и использования настоящего изобретения.
Хотя в настоящем документе были проиллюстрированы и описаны определенные варианты осуществления настоящего изобретения, настоящее изобретение не следует ограничивать данными иллюстрациями и описаниями. Должно быть очевидным, что можно вносить изменения и модификации и осуществлять их как часть настоящего изобретения в пределах объема следующей формулы изобретения.