МНОГОСЛОЙНЫЙ КОМБИНИРОВАННЫЙ МАТЕРИАЛ
LAMINAR COMBINED MATERIAL

Предлагаемое изобретение относится к легкой промышленности, техническое решение изобретения направлено на разработку многослойного комбинированного материала для одежды различного функционального назначения.
Производство современных многослойных материалов связано с различными комбинациями текстильных полотен с полимерными материалами (холсты из скрепленных полимерных волокон, пленки, закрытоячеистые вспененные материалы и др.).
В патентах РФ №№20004169, 2004170, 20004171 холст из скрепленных между собой волокон полимера «Синтепон» арт. 935568 используют как объемный утеплитель, расположенный между двумя текстильными полотнами. Данные технические решения позволили улучшить упругоэластические свойства изделий и повысить их формоустойчивость. В указанных технических решениях отсутствуют показатели гигиенических и теплофизических свойств готовых материалов.
2
2
В патенте РФ №2106100 описано техническое решение по созданию пакета материалов для утепленного белья, включающее верхний и нижний слои из текстильный материалов, имеющих ворсистую поверхность (или ворсованных с двух сторон), расположенную внутри пакета, и промежуточный слой из оленьей шерсти с поверхностной плотностью 120 г/м при тепловом сопротивлении пакета утепленного белья не менее 0,196 м·град/Вт и его гигроскопичности не менее 16%.
В издании «Искусственные кожи для верха обуви и методика их оценки», авторы В.А.Егорычева, С.П.Скворчинская, «Легкая индустрия», М., 1970, с.80, приведены данные о потере влаги организмом человека при различной работе в зависимости от температуры воздуха. Сопоставляя с тем, что тепловое сопротивление уменьшается с ростом выделяемой организмом человека и поглощенной гигроскопичным элементом пакета влаги, отмечаем, что для предложенного пакета утепленного материала представленных показателей недостаточно.
2
2
3
Аналогичными недостатками характеризуются технические решения по патентам РФ №2129815 и 2170048, где в первом случае для поддержания комфортного теплового режима используют для основного слоя малопроницаемую ткань с воздухопроницаемостью до 50 л/м·с, синтетический или натуральный объемный утеплитель и воздухопроницаемую подкладку с воздухопроницаемостью от 50 до 400 л/м·с, а во втором техническом решении - пакет теплосберегающей одежды в качестве утеплителя содержит несколько слоев закрытоячеистого пенополиэтилена с плотностью 20-50 кг/ми толщиной 0,5-3,0 мм. Теплофизические и гигиенические показатели в данных технических решениях отсутствуют.
В патенте РФ №2255637 представленное техническое решение связывает тепловое сопротивление пакета многослойного текстильного материала, где в качестве промежуточного слоя используют полиолефиновую пленку толщиной 40-120 мкм с одно- или двусторонней алюминиевой металлизацией, с его паропроницаемостью. Получаемый материал имеет:
2
тепловое сопротивление - 0,11-0,12 м град/Вт;
2
паропроницаемость - 12,11-13,1 мг/м·с.
Материал имеет изнаночный слой из искусственного меха и предназначен для внутренних деталей зимней обуви. Однако в данном решении нет данных о пакете обувного материала, где нижний слой - предложенный материал, а верхний из натуральной или искусственной кожи.
Является установленным фактом, что увеличение теплопотерь через пакеты одежды из многослойных комбинированных материалов зависит от влаги, скапливаемой в слоях материала в результате потоотделения, и выделяемое телом тепло уходит с влагой наружу, поскольку теплопроводность воды значительно выше теплопроводности текстильных материалов и воздуха. (Коэффициент теплопроводности воды составляет 0,6 Вт/м·град) [См., например: С.Н.Ильин, М.Х.Берштейн «Искусственные кожи». М.: Легкая и пищевая промышленность, 1983, с.60-61; В.А.Егорычева, С.П.Скворчинская «Искусственные кожи для верха обуви и методика их оценки». М.: Легкая индустрия, 1970,с. 105-113; Г.Н.Кукин и др. «Текстильное материаловедение». М.: Легпромиздат, 1992, с.173-176].
2
2
2
Аналогом предложенного технического решения является решение, предложенное в патенте РФ №2404896, в котором в качестве полимерного слоя используют пористый полиэфируретан (ПЭУ). Из описания изобретения известно, что многослойный комбинированный материал включает лицевую ткань с поверхностной плотностью 110-230 г/м и присоединенный к нему пористый ПЭУ-слой при соотношении по массе слоев материала соответственно: 41-73: 27-59, адгезионный слой 15-20 г/м, нижний слой - 50-70 г/м. Расчеты показали, что многослойный комбинированный материал имеет следующие показатели:
поверхностная плотность, г/м<sup>2</sup>
- 328-405
соотношение слоев по массе:
верхний слой материала
- 0,33-0,57
нижний слой
- 0,15-0,17
микропористый ПЭУ-слой*
- 0,28-0,50
2
2
2
(*В дальнейшем для удобства расчетов объединяли поверхностные плотности полимерных слоев, например, пористый ПЭУ-слой - 158 г/м суммируется с поверхностной плотностью адгезионного слоя - 15 г/м. В результате в расчете пористый ПЭУ-слой имеет поверхностную плотность 173 г/м.)
2
Микропористый ПЭУ-слой получают из композиции состава (по сухому веществу на 1 м в мас.%): ПЭУ - 68,2-73,0; поверхностно-активное вещество (ПАВ) - 2,0-2,61; микрокристаллическая целлюлоза - 25,0-29,4, которая перед нанесением на лицевую ткань разбавляется диметилформамидом (ДМФА) до вязкости 170-180 пуаз.
Прототипом предлагаемого технического решения является конструкция многослойного комбинированного материала, описанная в патенте РФ №2412625, основным элементом которого является мембрана, сформированная коагуляционным методом на изнаночной стороне тканого полотна из композиции состава, мас.%:
ПЭУ - 79-97,7,
ПАВ - 0,2-1,0,
микрокристаллическая целлюлоза - 2,0-20,0,
разбавленной ДМФА до вязкости 170 пуаз.
2
Готовый пакет комбинированного материала имеет паропроницаемость - 690-720 г/м·сутки. Однако данные технические решения не имеют сведений о теплофизических свойствах комбинированного материала.
Техническая задача предлагаемого изобретения - разработка конструкции многослойного комбинированного материала для одежды различного функционального назначения, в которой оптимизированы теплофизические и гигиенические показатели.
Поставленная техническая задача решается тем, что в многослойном комбинированном материале, включающем верхний слой из текстильного полотна с нанесенным на его изнаночную сторону пористым полимерным слоем, адгезионный и нижний слои, пористый полимерный слой формируют на изнаночной стороне текстильного полотна верхнего слоя из композиции состава (мас.%):
Полиэфируретан
- 92,08-94,84
Диметилформамид
- 0,759-1,106
Поверхностно-активное вещество
- 0,759-1,106
Ди-2-этилгексилфталат
- 0,759-1,106
Микрокристаллическая целлюлоза
- 2,884-4,604
2
2
2
2
2
2
2
2
2
с привесом по сухому веществу 58-62 г/м, разбавленной ДМФА до вязкости 170 пуаз, при этом текстильное полотно верхнего слоя материала имеет поверхностную плотность - 128-301 г/м, коэффициент теплопроводности - 0,042-0,078 Вт/м·град, паропроницаемость не менее 696 г/м·сутки, а текстильное полотно нижнего слоя имеет поверхностную плотность - 204-433 г/м, коэффициент теплопроводности - 0,052-0,082 Вт/м·град, паропроницаемость не менее 722 г/м·сутки при минимальной поверхностной плотности многослойного комбинированного материала - 417 г/м, коэффициенте теплопроводности не выше 0,046 Вт/м·град, паропроницаемости не менее 652 г/м·сутки и соотношении слоев материала по массе - 0,31:0,49:0,20, а при максимальной поверхностной плотности многослойного комбинированного материала, равной 819 г/м, имеет коэффициент теплопроводности не выше 0,056 Вт/м·град, паропроницаемость - не менее 765,6 г/м·сутки и соотношение слоев материала по массе - 0,37:0,53:0,10. Варианты исполнения многослойного комбинированного материала в виде готовых пакетов имеют:
соотношение слоев по массе:
верхний слой материала
0,20-0,40
0,30-0,51
0,40-0,49
0,37:
нижний слой материала
0,40-0,67
0,345-0,60
0,37-0,42
0,53:
мембрана
0,20-0,13
0,145-0,10
0,14- 0,18
0,10
поверхностная плотность, г/м<sup>2</sup>,
417-646
590-800
484-604
819
коэффициент теплопроводности, Вт/м·град, не более
0,046-0,052
0,047-0,058
0,049-0,054
0,056
паропроницаемость,г/м<sup>2</sup>·сутки, не менее
652-710
690-774
645-795
765,6
По изобретению использовали:
1. Текстильные полотна производства Брянского камвольного комбината (БКК);
2. Ворсованные трикотажные полотна фирмы "Biruna" (Польша);
3. Трикотажный мех производства ЗАО «Промсинтекс» г.Оренбург;
4. Ткань плащевая полиэфирная (ПЭ) (ГОСТ 28486-90);
Артикулы, состав и свойства текстильных полотен представлены в таблице №1.
5. Полиэфируретан (ПЭУ) марки «Витур-0512», «Витур-0515», растворы с содержанием сухого вещества 25% - ТУ 6-55-221-085-89;
6. Диметилформамид (ДМФА) - ТУ 6-09-3720-93;
7. Поверхностно-активное вещество (ПАВ) ОП-10 ГОСТ 8433-93;
8. Ди-(2-этилгексил)фталат (ДОФ) - ГОСТ 87728-88;
9. Микрокристаллическая целлюлоза - ТУ75.05706-55-90;
10. Порошковые термопласты фирмы "ROWA KAG", Германия, торговые марки: «Ровалит» - 300-1/28/0-300», Тпл. 102-105°C;
«Ровалит» - 300-1/28/0-300, Тпл. 125-128°C;
«Ровалит» - 100-20/80-200, Тпл. 126-129°C.
Изобретение иллюстрируют примеры:
Пример 1.
2
2
На изнаночную сторону текстильного полотна (ГОСТ 28486-90) с поверхностной плотностью 128 г/м, коэффициентом теплопроводности 0,042 Вт/м·град, паропроницаемостью 887 г/м·сутки, ножевой раклей с зазором 0,25 мм на жестком столе наносят композицию, разбавленную ДМФА до вязкости 170 пуаз, состава (мас.%.):
Раствор ПЭУ марки «Витур-0515»
- 92,08
ДМФА
- 0,759
ПАВ
- 0,759
ДОФ
- 0,759
Микрокристаллическая целлюлоза
- 2,884
2
2
2
с привесом по сухому веществу 58 г/м, и после коагуляции, отмывки ламината от ДМФА и его сушки ламинат дублируют со стороны мембраны с трикотажным полотном арт. 02447552 F с поверхностной плотностью 204 г/м, коэффициентом теплопроводности 0,059 Вт/м·град и паропроницаемостью 817,8 г/м·сутки с получением многослойного комбинированного материала, готовый пакет которого имеет:
поверхностная плотность
- 417 г/м<sup>2</sup>
коэффициент теплопроводности
- 0,046 Вт/м·град
паропроницаемость
- 652,5 г/м<sup>2</sup>·сутки
при соотношении слоев по массе:
верхний слой
- 0,31
нижний слой
- 0,49
*мембрана
- 0,2
(*См. примечание выше)
2
Термоклеевое покрытие представляет собой хаотично расположенные термоклеевые точки диаметром до 1 мм, расположенные на расстоянии до 3 мм с поверхностной плотностью 27 г/м, свойства материала представлены в таблице 3.
Пример 2.
2
2
Аналогично примеру 1 получают многослойный комбинированный материал, включающий текстильное полотно для верхнего слоя с поверхностной плотностью 301 г/м (см. таблицу №1), коэффициентом теплопроводности 0,052 Вт/м·град и паропроницаемостью 1026,6 г/м·сутки с сформированной на его изнаночной стороне мембраны из композиции состава (мас.%):
Раствор ПЭУ марки «Витур-0515»
- 93,5
ДМФА
- 0,93
ПАВ
- 0,93
ДОФ
- 0,93
Микрокристаллическая целлюлоза
- 3,74,
2
2
2
разбавленной ДМФА до вязкости 170 пуаз с привесом по сухому веществу - 60 г/м. Ламинат дублируют с текстильным полотном нижнего слоя материала, имеющего поверхностную плотность 433 г/м, коэффициент теплопроводности 0,058 Вт/м·град и паропроницаемость 745 г/м·сутки.
Готовый пакет многослойного комбинированного материала имеет:
поверхностная плотность
- 819 г/м<sup>2</sup>
коэффициент теплопроводности
- 0,056 Вт/м·град
паропроницаемость
- 765,6 г/м<sup>2</sup>·сутки
соотношение слоев по массе: 0,37:0,53:0,10.
Свойства материала представлены в таблице 3.
Аналогично примерам 1 и 2 готовят многослойные комбинированные материалы из композиций, составы и соотношение слоев которых представлены в таблице 2. По примеру 4 мембрана не формировалась, т.к. слой полимерного покрытия формировался дискретно (привес полимерного покрытия недостаточен).
Свойства многослойного комбинированного материала по примеру 5 представлены в таблице 3.
В таблице 1 приведены характеристики исходных текстильных полотен верхнего и нижнего слоев для получения многослойных комбинированных материалов.
В таблице 4 представлены физико-механические показатели группы многослойных материалов, соотнесенные с паропроницаемостью и коэффициентом теплопроводности.
По техническому решению, предложенному в описании патента РФ №2404896, пакеты многослойных комбинированных материалов можно формировать за счет варьирования соотношениями по массе материалов верхнего слоя и ПЭУ пористого слоя, что ограничивает ассортимент материалов для одежды. Формирование пакетов многослойных материалов по прототипу ограничено соотношениями по массе верхнего слоя материала и почти постоянной величиной доли мембраны. Данные, представленные в таблице 5, свидетельствуют о том, что предложенная конструкция многослойного комбинированного материала обеспечивает значительное расширение ассортимента одежных материалов, что подтверждается нижеприведенными данными.
Анализ таблиц 3 и 4 в сопоставлении с существующими материалами для верхней одежды типа искусственной кожи свидетельствует о том, что теплосберегающие и гигиенические показатели предложенных многослойных комбинированных материалов обеспечат комфортные свойства одежды в диапазоне температур от 0 до минус 10°С, т.к. при малой гигроскопичности материалов и удовлетворительной паропроницаемости не происходит конденсации влаги в объеме материала и резкого изменения коэффициента теплопроводности.
Для сравнения приведены коэффициенты теплопроводности известных искусственных материалов для одежды (Вт/м·град):
Винилискожа-Тр одежная «Волжанка»
- 0,079
Винилуретанискожа-Тр одежная пористая
- 0,084
Уретанискожа одежная «Лакстрин»
- 0,055
Эластоискожа-Т одежная пористая
- 0,071
2
При паропроницаемости не менее 602,5 г/м·сутки (см С.Н.Ильин, М.Х.Берштейн, «Искусственные кожи». - М.: Легкая и пищевая промышленность, 1983, с 60-61).
Таблица 2
ПЭУ- композиции для формирования мембран
№ п/п
Состав и свойства
Аналог Патент РФ 2404896
Прототип Патент РФ 2412625
Предлагаемые примеры
1
2
3
4
5
с 6 по 20
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
1.
ПЭУ«Витур 0512»
68,2-73,0
79,0-97,7
-
93,5
-
90,0
95,5
-
ПЭУ «Витур 0515»
-
-
92,08
-
94,4
-
-
93,5
2.
ДМФА*
-
0,759
0,930
1,106
0,65
1,50
0,930
3.
ПАВ
2,0-2,61
0,3-1,0
0,759
0,930
1,106
0,65
1,50
0,930
4.
ДОФ
-
-
0,759
0,930
1,106
0,65
1,50
0,930
5.
Микрокристаллическая целлюлоза
25,0-29,4
3,25-8,87
2,884
3,740
4,604
2,0
5,5
3,74
6.
Привес покрытия, г/м<sup>2</sup>
85-158
80-150
58,0
60,0
62,0
55,0
65,0
60,0
7.
Адгезионный слой, г/м<sup>2</sup>
15-20
15-20
27,0
25,0
23,0
30,0
20,0
25,0
8.
Соотношение слоев многослойных материалов по массе:
верхний слой:
0,33-0,57
0,50-0,53
0,310
0,370
0,360
мембрана не формируется
0,30
см. таблицу №4
нижний слой:
0,15-0,17
0,14-0,18
0,490
0,530
0,50
0,50
мембрана
0,28-0,50
0,33-0,32
0,20
0,10
0,14
0,20
*Композиции перед использованием разбавляют до рабочей вязкости 170-180 пуаз.
Таблица 3
Показатели многослойных комбинированных материалов
Примеры
Комбинации текстильных полотен Артикул текстильных полотен
Поверхностная плотность, г/м<sup>2</sup>
Коэффициент теплопроводности, Вт/м·град
Паропроницаемость, г/м<sup>2</sup>·сутки
Соотношение слоев по массе: верхний слой: нижний слой: мембрана
верхний слой
нижний слой
1
2
3
4
5
6
7
1
ГОСТ 28486-90
02447552F
417
0,046
652,5
0,31:0,49:0,20
2
2570
МНС 53500601
819
0,056
765,6
0,37:0,53:0,10
3
2551
C1157552F
633
0.05
774.0
0,36:0,50:0,14
4
2289
01107552F
мембрана не формируется
5
ГОСТ 28486-90
478302L
434
0,046
665,0
0,30:0,50:0,20
6
2570
02447552 L
590
0,052
695,0
0,51:0,345:0,145
7
2570
C1157552F
706
0,047
700,0
0,426:0,453:0,121
8
2570
МНС 4500801-1
800
0,056
725,0
0,376:0,517:0,110
9
ГОСТ 28486-90
МНС 53500601
646
0,048
710,0
0,20:0,67:0,13
10
2447
МНС 4500801-1
698
0,058
774,0
0,30:0,60:0,10
Таблица 4
Показатели многослойных комбинированных материалов
Примеры
Комбинации текстильных полотен
Поверхностная плотность, г/м<sup>2</sup>
Разрывная нагрузка, Н полоска 50x100 мм
Относительное удлинение, %
Сопротивление раздиранию, Н
Коэффициент теплопроводности, Вт/м·град
Паропроницаемость, г/м<sup>2</sup>·сутки
Соотношение слоев по массе: верхний слой:нижний слой:мембрана
Артикул текстильных полотен
продольное направление
поперечное направление
продольное направление
поперечное направление
продольное направление
поперечное направление
верхний слой
нижний слой
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
11
2551
0275 7552 F
522
1337,0
1223,0
47,0
46,0
144,0
157,0
0,049
735,0
0,44: 0,40:0,16
12
2447
0110 7552 F
506
1140,0
920,0
46,0
39,0
145,0
162,0
0,052
679,0
0,40: 0,40:0,20
13
2447
МНС 53500601
717
1248,0
725,0
45,0
38,0
175,0
220,0
0.048
681,0
0,30: 0,60:0,10
14
2289
МНС 53500601
716
873,0
738,0
33,0
33,0
213,0
197,0
0,049
650,0
0,30: 0,60:0,10
15
2289
02447552 F
484
1020,0
925,0
38,0
43,0
213,0
203,0
0,051
780,0
0,40:0,42:0,18
16
2289
0110 7552 F
516
1222,0
725,0
45,0
37,0
157,0
150,0
0,050
645,0
0,40:0,44:0,16
17
2557
0491 7552 F
602
1313,0
822,0
51,0
38,0
159,0
150,0
0,052
733,0
0,48:0,38:0,14
18
1387
02757552 F
538
1293,0
887,0
38,0
45,0
132,0
149,0
0,054
645,0
0,453:0,390:0,158
19
1387
ОНО 7552 F
540
1265,0
740,0
43,0
38,0
120,0
132,0
0,054
650,0
0,431:0,411:0,157
20
2582
ОНО 7552 F
604
1710,0
1212,0
57,0
45,0
142,0
133,0
0,051
795,0
0,49:0,37:0,14
Таблица 5
Сравнительные характеристики конструкций известных и предлагаемых комбинированных материалов
№ п/п
Показатели
Аналог Патент РФ №2404896
Прототип Патент РФ №2412625
По изобретению
Варианты исполнения многослойного комбинированного материала
1
2
3
4
1
2
3
4
5
6
7
8
1.
Соотношение слоев материала по массе:
верхний
0,33-0,57
0,50-0,53
0,20-0,40
0,30-0,51
0,40-0,49
0,370
нижний
0,15-0,17
0,14-0,18
0,40-0,67
0,345-0,60
0,37-0,42
0,53
мембрана
0,28-0,50
0,33-0,32
0,20-0,13
0,145-0,10
0,14-0,18
0,10
2.
Паропроницаемость, г/ м<sup>2</sup>·сутки
690-720
652-710
650-724
645-795
756,6
3.
Коэффициент теплопроводности, Вт/м·град
-
-
0,046-0,052
0,047-0,058
0,049-0,054
0,056
4.
Поверхностная плотность, г/м<sup>2</sup>
333-405
289-513
417-646
590-800
484-604
819