НЕТКАНЫЙ УТЕПЛИТЕЛЬНЫЙ МАТЕРИАЛ С МИКРОЯЧЕЙКАМИ

Полезная модель относится к нетканому волокнистому утеплительному материалу и используется для формирования подкладочного слоя швейного изделия. Предлагаемый утеплительный материал может быть использован как подкладка для всех видов одежды, изделий специального назначения и аксессуаров (шапок, перчаточных изделий и галантерейных изделий), функциональной верхней одежды и аксессуаров, изделий для экстремально холодных климатических условий, а также и в любой другой одежде и швейных изделиях.
Из уровня техники известен нетканый волокнистый утеплительный материал для формирования подкладочного слоя швейного изделия, включающий смесь полимерных волокон, объединенных в полотно термическим скреплением, содержащий полиэфирные волокна и бикомпонентное волокно с линейной плотностью 0,22 текс (1,98 денье) типа «ядро-оболочка» с концентрическим расположением, причем полиэфирные волокна включают силиконизированное регулярное волокно с линейной плотностью 0,11 текс и несиликонизированное регулярное волокно (см. WO 2016/118614 А1, 28.07.2016 - выбран за прототип).
Недостатками известного из прототипа материала является небольшое (5-25%) массовое содержание бикомпонентного волокна, что хоть и позволяет сформировать полотно термоскреплением, но не позволяет оптимально скрепить все волокна в материале так, чтобы обеспечивались наилучшие теплоизоляционные свойства (наибольшее суммарное тепловое сопротивление). В известном материале содержатся волокна большой линейной плотности и массы, что ухудшает теплоизоляционные свойства при одновременном повышении массы всего материала.
Задачей настоящей полезной модели является устранение вышеуказанных недостатков, улучшение теплоизоляционных свойств материала с приданием легкого веса.
Технический результат предлагаемой полезной модели заключается в повышении суммарного теплового сопротивления материала при одновременном снижении массы материала.
Заявляемый нетканый волокнистый утеплительный материал для формирования подкладочного слоя швейного изделия включает смесь полимерных волокон, объединенных в полотно термическим скреплением, и содержит полиэфирные волокна и бикомпонентное волокно с линейной плотностью 0,22 текс типа «ядро-оболочка» с концентрическим расположением, причем полиэфирные волокна состоят из силиконизированного регулярного волокна с линейной плотностью 0,11 текс и несиликонизированного регулярного волокна.
Согласно полезной модели, несиликонизированное регулярное волокно имеет линейную плотность 0,11 текс, при этом упомянутая смесь содержит, мас. %: бикомпонентное волокно - 35%; силиконизированное регулярное волокно - 20%; несиликонизированное регулярное волокно - 45%.
2
Полезная модель поясняется фигурой, на которой показан график зависимости суммарного теплового сопротивления заявляемого уплотнительного материала (в м⋅°С/Вт) от массового содержания в материале бикомпонентных волокон (в %).
Нетканый волокнистый утеплительный материал для формирования подкладочного слоя швейного изделия включает смесь полимерных волокон, объединенных в полотно термическим скреплением. В качестве неограничивающего примера, в заявляемом уплотнительном материале волокна представляют собой штапельные волокна длиной 51 мм. В качестве еще одного неограничивающего примера, могут использоваться волокна длиной 5-70 мм. Скрепление волокон в холсте (полотне) идет за счет термического скрепления - именно для этого добавляется связующее в виде бикомпонентного волокна в состав смески.
Заявляемый материал содержит полиэфирные волокна и бикомпонентное волокно с линейной плотностью 0,22 текс типа «ядро-оболочка» с концентрическим расположением. В качестве неограничивающего примера, полимер оболочки выбран из низших полиолефинов (например, полиэтилен высокого давления, полипропилен) или сополимеров низших олефинов (например, сополимер полиэтилена или сополиэтилентерефталат) с температурой плавления 110-180°С, а полимер ядра представляет собой полиэтилентерефталат с температурой плавления 230-270°С. Благодаря тому, что полимер оболочки имеет температуру плавления ниже, чем температура плавления полиэфирных волокон и полимера ядра, полимер оболочки расплавляясь, скрепляет смесь волокон и превращает ее в единое полотно (холст). Бикомпонентное волокно выступает при термоскреплении в качестве связующего. Связующее в производстве нетканых материалов используется как для образования связей между волокнами, так и для перераспределения нагрузки между волокнами, то есть обеспечения возможности согласованной работы волокнистых элементов при нагрузках, вызывающих деформацию нетканого материала. В качестве неограничивающего примера, ядро занимает по площади от 50 до 95% от общей площади поперечного сечения бикомпонентного волокна, а оболочка занимает по площади от 5 до 50% от общей площади поперечного сечения бикомпонентного волокна.
Полиэфирные волокна состоят из силиконизированного регулярного волокна с линейной плотностью 0,11 текс и несиликонизированного регулярного волокна с линейной плотностью 0,11 текс. Смесь полимерных волокон, представляющая собой заявляемый материал, содержит по массе 35% бикомпонентного волокна, 20% силиконизированного регулярного волокна, 45% несиликонизированного регулярного волокна.
Кроме основного назначения бикомпонентного волокна (придать связь между волокнами, перераспределить нагрузку между волокнами) было экспериментально выявлено и установлено, что именно при массовом содержании 35% бикомпонентного волокна от всей массы материала в данной конкретной смеси (с указанными массовым содержанием и линейной плотности всех конкретных компонентов смеси, с указанным термоскреплением в полотно, с указанной конструкцией бикомпонентного волокна) будет наблюдаться наибольшее суммарное тепловое сопротивление (см. фигуру). Это, помимо получения близкой к идеальной «точечной» зоне склейки, когда весь легкоплавкий компонент бикомпонентного волокна расходуется на образование склеек в местах пересечения волокон, позволит получить высокую пористость, воздухопроницаемость и эластичность объемных термоскрепленных нетканых материалов. В конкретной заявляемой смеси за счет содержания в смеси 65% регулярных волокон с низкой линейной плотностью не более 0,11 текс (из них 20% - силиконизированные, а 45% - несиликонизированные), в структуре материала появляются микроскопические ячейки (микроячейки) с воздухом. Экспериментально выявлено, что при массовом содержании 35% бикомпонентного волокна от всей массы материала в данной конкретной смеси оптимально скрепляются указанные микроскопические ячейки. При уменьшении содержания бикомпонентного вещества в конкретной смеси волокон менее 35% по массе (и соответствующем увеличении по массе остальных волокон - силиконизированных и несиликонизированных) будет наблюдаться уменьшение склеек, спаек, менее пористая структура, указанные микроскопические ячейки недостаточно сомкнутся (не будут удерживать тепло) и уменьшенное суммарное тепловое сопротивление (см. фигуру, левее от 35%). При увеличении содержания бикомпонентного вещества в конкретной смеси волокон более 35% по массе будет наблюдаться уменьшение пор в структуре, указанные микроскопические ячейки будут меньше в объеме и хуже будут сохранять тепло. Переизбыток материала расплавленной оболочки будет заполнять поры, уменьшая их извилистость и объем пустот, что в итоге приведет к снижению суммарного теплового сопротивления (см. фигуру, правее от 35%).
Также экспериментально было установлено, что за счет содержания в смеси 65% регулярных волокон низкой линейной плотностью не более 0,11 текс (из них 20% - силиконизированные, а 45% - несиликонизированные), в структуре материала появляются микроячейки с воздухом. То есть появляется множество микропор, которые равномерно располагаются по всему объему материала и имеют наибольший максимальный объем заполнения (при наличии волокон с большей линейной плотностью пор большего размера было бы меньше и они имели бы меньший суммарный объем), что способствует значительному повышению суммарного теплового сопротивления материала при одновременном снижении массы материала. Снижение массы материала происходит в следствие наличия в материале 65% волокон с низкой линейной плотностью не более 0,11 текс и 35% волокон с низкой линейной плотностью не более 0,22 текс, которые имеют легкий вес.
Специалисту в данной области известно, что волокно регулярное представляет собой извитое волокно. Благодаря тому, что силиконизированное и не силиконизированное волокно, входящее в состав материала, является регулярным, наблюдается равномерная извитость волокон, и воздух находится и удерживается в образующихся пустотах, порах. Такая равномерная регулярная структура позволяет повысить площадь контакта воздушных полостей с материалом и тем самым повысить теплоизоляционные свойства, а именно суммарное тепловое сопротивление материала в целом.
Благодаря наличию двух различных типов волокон в утеплительном материале - силиконизированного регуляроного и несиликонизированного регулярного в определенном сочетании по массе (20% и 45% соответственно от всего материала), обеспечиваются пустоты с разным объемом, извитостью и микрошероховатостью (поверхностная микрошероховатость силиконизированного волокна меньше, чем у несиликонизированного, а значит и объем полости, образованной между несиликонизированными волокнами, будет больше объема полости, образованной между силиконизированными волокнами), что позволяет повысить площадь контакта воздушных полостей с материалом и тем самым повысить суммарное тепловое сопротивление материала.
В таблице 1 в качестве неограничивающего примера показаны технические характеристики заявляемого материала с шириной полотна 150 см трех разных марок, имеющих разную толщину.
Заявляемый утеплитель является высокотехнологичным синтетическим теплоизолирующим материалом, разработанным из ультратонких микроволокон. Обеспечивает повышенную теплозащиту, сохраняя легкий вес, эффективную воздухопроницаемость, мягкость и объем материала, не впитывает влагу, при намокании не теряет гидрофобные свойства и сохраняет тепло при повышенной влажности (абсорбция волокон менее 1%). Легко стирается и быстро сохнет. Силиконизированное извитое (регулярное) волокно упруго и эластично, благодаря чему вещи долгое время не теряют первоначальной формы и без проблем выдерживают стирку в стиральной машине-автомате. Благодаря наличию гидрофобных микроволокон с линейной плотностью 0,11 текс, а также силиконовой оболочке части таких волокон, материал не пропускает влагу или воду через себя и не впитывает ее. Поэтому дополнительно, заявляемый материал имеет высокую влагозащиту (гидрофобность), упругость и эластичность (благодаря наличию указанных силиконизированных волокон), а также высокую прочность, скрепляемость (благодаря термоскреплению бикомпонентным волокном). Придание материалу упругости и эластичности происходит также за счет термоскрепления волокон и каландирования внешних слоев утеплительного материала.
При пошиве к швейному изделию, простегивание может производиться на обычном стегальном оборудовании. Рекомендуемый шаг сквозного простегивания - от 10 до 15 см. Необходимо тщательно следить за тем, чтобы шаг простегивания не выходил за пределы указанного интервала.
сум
2
Теплозащитные (теплоизоляционные) свойства материала определялись на приборе МТ-380 с помощью методики определения суммарного теплового сопротивления в соответствии с ГОСТ 20489-75, которая заключается в измерении времени остывания пластины прибора в заданном интервале перепадов температур между поверхностью пластины, изолированным материалом или пакетом материалов и окружающим воздухом. Установленный размер для испытуемых образцов 360×500 мм. Испытания одного образца проводят на двух пробах, которые выдерживаются в атмосферных условиях при температуре 20(±2)°С и относительной влажности воздуха 60(±2)%. Испытания начинают с определения толщины нетканого материала толщиномером при давлении 0,2 КПа в 10 точках, далее вычисляют среднее арифметическое значение результатов измерений. Образец заправляют лицевой стороной к воздушному потоку натяжением, достаточным для фиксации образца. Вводят фактические значения поверхностной плотности и толщины испытуемого образца. Прибор автоматически выдает показатель. Значение показателя суммарного теплового сопротивления R измеряется в м⋅°С/Вт.
Таким образом, причинно-следственная связь существенных признаков с повышением суммарного теплового сопротивления материала следующая. Именно при 35% бикомпонентного волокна в данной конкретной смеси (с указанным массовым содержанием, с указанной низкой линейной плотностью всех конкретных компонентов смеси, с указанным термоскреплением в полотно, с указанной конструкцией бикомпонентного волокна) будет наблюдаться наибольшее суммарное тепловое сопротивление за счет оптимального скрепления указанных микроячеек, образованных за счет содержания в смеси конкретных волокон с низкой конкретной линейной плотностью и легким весом. Равномерная регулярная структура волокон, а также наличие двух типов волокон силиконизированного и несиликонизированного в определенном заявляемом сочетании по массе позволяет повысить площадь контакта воздушных полостей с материалом и тем самым также повысить теплоизоляционные свойства.
Таким образом, предложенный нетканый волокнистый утеплительный материал для формирования подкладочного слоя швейного изделия обеспечивает повышение его теплоизоляционных свойств при одновременном снижении массы материала.
Специалисту будет понятно и очевидно, что строгое массовое содержание в материале 35% бикомпонентного волокна, 20% силиконизированного регулярного волокна и 45% несиликонизированного регулярного волокна (при котором достигается максимальное суммарное тепловое сопротивление материала), по существу, подразумевает некоторые расхождения, например, с округлением до целого числа массового содержания в процентах. Высокое суммарное тепловое сопротивление материала будет наблюдаться также и при массовом содержании в материале указанных волокон около указанных величин, например, при 31-39% бикомпонентного волокна, 18-22% силиконизированного регулярного волокна и 43-47% несиликонизированного регулярного волокна (с включением граничных значений в эти диапазоны).