НЕТКАНЫЙ УТЕПЛИТЕЛЬНЫЙ МАТЕРИАЛ С ПОЛЫМИ СИЛИКОНИЗИРОВАННЫМИ ВОЛОКНАМИ

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 применения в зимней экипировке, спортивной и туристической одежде и аксессуарах, 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 силиконизированные волокна (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 кроме бикомпонентных и силиконизированных волокон содержатся и другие волокна, что также ухудшает теплоизоляционные свойства. В известном материале использованы два вида силиконизированных волокон (по массе 35-65% силиконизированные и 10-30% спирально извитые силиконизированные), что частично улучшает теплоизоляционные свойства, однако материал с такими силиконизированными волокнами все еще обладает достаточно низкими теплоизоляционными свойствами.
Задачей настоящей полезной модели является устранение вышеуказанных недостатков, улучшение теплоизоляционных свойств материала.
Технический результат предлагаемой полезной модели заключается в повышении суммарного теплового сопротивления 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.
Согласно полезной модели полиэфирные волокна состоят из полого силиконизированного регулярного волокна с линейной плотностью 0,17 текс и полого силиконизированного конжугейтного волокна с линейной плотностью 0,33 текс, в котором упомянутая смесь содержит, масс. %: бикомпонентное волокно 30; полое силиконизированное регулярное волокно 50; полое силиконизированное конжугейтное волокно 20.
2
Полезная модель поясняется фигурой, на которой показан график зависимости суммарного теплового сопротивления заявляемого уплотнительного материала (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 полого силиконизированного регулярного волокна с линейной плотностью 0,17 текс и полого силиконизированного конжугейтного волокна с линейной плотностью 0,33 текс. Смесь полимерных волокон, представляющая собой заявляемый материал, содержит по массе 30% бикомпонентного волокна, 50% полого силиконизированного регулярного волокна и 20% полого силиконизированного конжугейтного волокна.
Кроме основного назначения бикомпонентного волокна (придать связь между волокнами, перераспределить нагрузку между волокнами) было экспериментально выявлено и установлено, что именно при массовом содержании 30% 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. При уменьшении содержания бикомпонентного вещества в конкретной смеси волокон менее 30% по массе (и соответствующем увеличении по массе остальных волокон - полых силиконизированных) будет наблюдаться уменьшение склеек, спаек, менее пористая структура и уменьшенное суммарное тепловое сопротивление (см. фигуру, левее от 30%). При увеличении содержания бикомпонентного вещества в конкретной смеси волокон более 30% по массе будет наблюдаться уменьшение пор в структуре. 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 30%).
Благодаря тому, что силиконизированное волокно, входящее в состав материала, является полым, воздух находится и удерживается непосредственно внутри полого силиконизированного волокна. Такое волокно прекрасно сохраняет тепло и объем, тем самым способствуя повышению теплоизоляционных свойств материала, а именно, суммарного теплового сопротивления материала.
За счет содержания в заявляемой смеси волокон с низкой линейной плотностью (не более 0,33 текс), в структуре материала появляются достаточно небольшие ячейки с воздухом. То есть появляется множество мелких пор, которые равномерно располагаются по всему объему материала и имеют большой объем заполнения (при наличии волокон с большей линейной плотностью пор большего размера было бы меньше и они имели бы меньший суммарный объем), что также способствует повышению суммарного теплового сопротивления материала при обеспечении сравнительно небольшой массы материала.
Специалисту в данной области известно, что волокно регулярное представляет собой извитое волокно, а волокно конжугейтное представляет собой высокоизвитое волокно с трехмерной равномерной извитостью волокон, что делает его более объемным по сравнению с регулярным. Наличие двух различных типов волокон в утеплительном материале - регулярного и конжугейтного, обеспечивает пустоты разного объема и извитости, что позволяет повысить площадь контакта воздушных полостей с материалом и тем самым повысить теплоизоляционные свойства, а именно суммарное тепловое сопротивление материала в целом.
В таблице 1 в качестве неограничивающего примера показаны технические характеристики заявляемого материала с шириной полотна 150 см трех разных марок, имеющих разную толщину.
Теплый, легкий и воздухопроницаемый (дышащий) заявляемый утеплительный материал даже в условиях экстремально влажной и холодной погоды идеально подходит для активного отдыха и спорта. Сочетание микроволокон повторяют структуру натурального пуха, обеспечивая высокие свойства теплоизоляции и компрессионной объемности даже после повторных стирок. Полое силиконизированное извитое (регулярное) и высокоизвитое (конжугейтное) волокно упруго и эластично, благодаря чему вещи долгое время не теряют первоначальной формы и без проблем выдерживают стирку в стиральной машине-автомате. Также тонкое силиконизированное волокно незаменимо в том случае, когда необходимо подчеркнуть изящество линий того или иного предмета гардероба. Благодаря силиконовой оболочке, волокна также гидрофобны и не пропускают влагу или воду через себя и не впитывают 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.
cyм
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 30% 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; добавление полого силиконизированного волокна дает дополнительное удержание воздуха внутри волокна и сохранение тепла, а наличие регулярного и конжугейтного волокна обеспечивает пустоты разного объема и извитости, что позволяет повысить площадь контакта воздушных полостей с материалом и тем самым повысить суммарное тепловое сопротивление.
Таким образом, предложенный нетканый волокнистый утеплительный материал для формирования подкладочного слоя швейного изделия обеспечивает повышение его теплоизоляционных свойств.
Специалисту будет понятно и очевидно, что строгое массовое содержание в материале 30% бикомпонентного волокна, 50% полого силиконизированного регулярного волокна и 20% полого силиконизированного конжугейтного 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 26-34% бикомпонентного волокна, 48-52% полого силиконизированного регулярного волокна и 18-22% полого силиконизированного конжугейтного волокна (с включением граничных значений в эти диапазоны).