НЕТКАНЫЙ ИГЛОПРОБИВНОЙ МАТЕРИАЛ
NONWOVEN NEEDLED MATERIAL

Изобретение относится к технологии производства нетканых материалов и может служить основой для производства строительных, отделочных и других подобных материалов.
Известно, что производство нетканых материалов, представляющих собой полотна и изделия, изготовляемые из волокон, нитей или других видов материалов без применения прядения и ткачества, по сравнению с традиционными способами производства, например, текстильной продукции, отличается простотой технологии, повышенной производительностью оборудования, многочисленным ассортиментом полотен. Нетканые материалы с разнообразными эксплуатационными свойствами, изготовленные в условиях автоматизированных производств, обладают широким спектром функциональных возможностей, которые обеспечиваются как за счет использования разнообразного сырья, так и способов получения нетканых материалов. [Озеров Б.В., Гусев В.Е. Проектирование производства нетканых материалов. М.: Изд-во Легкая и пищевая промышленность, 1984, 400 с.; Бершев Е.Н. и др. Технология производства нетканых материалов. М.: изд-во Легкая и пищевая промышленность, 1982, 352 с.; Петрова И.Н., Андропов В.Ф. Ассортимент, свойства и применение нетканых материалов. М.: Легпромбытиздат, 1991, 208 с.; Бершев Е.Н. и др. Физико-химические и комбинированные способы производства нетканых материалов. М.: Легпромбытиздат, 1993, 353 с.].
Однако независимо от назначения нетканого материала любой материал в своем сегменте должен обладать комплексом хороших физико-химических свойств.
Для получения лучшего комплекса физико-химических и потребительских свойств нетканого материала в соответствующем сегменте необходимо правильно выбрать структуру материала.
Для ряда нетканых материалов, используемых в качестве основы для производства линолеума, транспортерных лент, строительных или отделочных материалов используют иглопробивные материалы.
При этом структуру волокнистого слоя (холста), как правило, характеризуют толщина прочеса и холста, число сложений прочеса, неровнота прочеса и холста, доля волокон в смеси, материал волокна, расположение волокон (коэффициент распрямленности и протяженности, угол ориентации), длина волокна, диаметр волокна, распределение волокон по толщине, наличие или отсутствие каркасного слоя, его структура, плотность проколов, глубина проколов, наличие связующего и адгезионных связей.
Известен слоистый материал, содержащий несколько соединенных между собой слоев, выполненных из синтетических волокон, а также по крайней мере один каркасный слой, расположенный снаружи или внутри материала [см. описание к патенту РФ №2231587, М. кл. D04H 1/42, опубл. 10.11.2003 г.]. Каркасный слой может быть выполнен из крафт-бумаги, которая может быть снабжена липким слоем, из полимерной пленки, которая может быть металлизированной, или из тканого материала. Каркасных слоев может быть один или несколько, и они могут быть расположены как на внешней стороне нетканого холста, так и между холстами. Слои нетканого материала соединяют иглопрокалыванием. Предполагается, что такой слоистый материал может обладать хорошими теплоизоляционными свойствами, заранее заданными в зависимости от материала каркаса.
Однако материал указанной выше структуры не обладает высокими прочностными характеристиками и может быть использован в основном в качестве утеплителя, а в зависимости от каркаса и в легкой промышленности.
Известен также нетканый материал, включающий внешние волокнистые слои и промежуточный слой каркасного материала, скрепленные иглопрокалыванием [см. описание к авт. св. СССР №1346199, М. кл. B01D 39/16, опубл. 23.10.87 г.]. Внешние волокнистые слои материала выполнены из синтетических отходов волокна, а промежуточный слой - в виде ткани из того же волокна саржевого переплетения 2/2 в количестве 40-50% от общей массы материала.
Предлагаемый материал отличается от подобного материала более высокой продольной и поперечной прочностью. Продольная разрывная нагрузка составляет от 99,5 до 130,5 кгс, поперечная соответственно от 83,2 до 118,2 кгс, изгибоустойчивость составляет от 30000 до 100000 циклов.
Однако использование в качестве каркаса ткани или сетки из волокон того же материала не позволяет кардинально улучшить геометрическую стабильность холста при нагревании, что ограничивает его функциональные возможности.
3
Наиболее близким к заявляемому техническому решению по новизне, технической сущности и достигаемому результату при использовании является упрочненный слоистый продукт на основе нетканого материала, характеризующийся тем, что содержит первый слой нетканого холста, второй слой нетканого холста, сетку из стеклянных нитей, расположенную между двумя упомянутыми слоями, и связующее [см. описание Европейскому патенту № ЕР 1584737, М. кл. D06N 5/00, D04H 13/00, В32В 5/26, опубл. 12.10.2005 г.]. При этом первый слой нетканого холста образован случайным образом расположенными непрерывными нитями, выполненными из экструдированного полиэстер полимера, второй слой нетканого холста образован случайным образом расположенными непрерывными нитями, выполненными также из экструдированного полиэстер полимера. Нити первого и второго слоев термически связаны, поскольку часть нитей второго полиэстер полимера выполнена с температурой плавления ниже температуры плавления первого полиэстер полимера или содержит слой термоадгезионного материала, который плавится при более низкой температуре, чем первый слой или второй слой. Окончательное соединение сборки осуществлено с помощью связующего в количестве 10% от общего веса. Сетка выполнена из стеклянных нитей и имеет вес примерно 8 г/м.
Упрочненный слоистый продукт характеризуется также тем, что сетка имеет в основе 340 дтекс и 1,6 нити на см, уток 340 дтекс и 0,4 нити на см, а окончательно материал связан поливиниловым спиртом.
Описанное выше техническое решение находит применение, в частности, для изготовления битуминизированного материала.
Однако недостатком описанного выше материала является высокая стоимость вследствие сложности технологического процесса, связанного с получением непрерывных нитей холста экструзией из расплава. Технологическая сложность и, как следствие, стоимость производства, связанная с необходимостью использовать устройство для получения двух слоев непрерывных синтетических нитей из расплава, ведет к увеличению стоимости конечного продукта. К тому же продольные и поперечные механические характеристики материала существенно отличаются, что ограничивает его функциональные возможности.
Поэтому целью заявляемого технического решения является снижение стоимости материала и расширение функциональных возможностей.
Поставленная цель достигается тем, что в известном нетканом иглопробивном материале, содержащем первый слой нетканого холста, второй слой нетканого холста, сетку из стеклянных нитей, расположенную между двумя упомянутыми холстами, и связующее, согласно изобретению первый и второй холсты материала выполнены в виде прочесов, волокна которых ориентированы вдоль и поперек материала и скреплены волокнами, образующими прочесы, в пакет вместе с сеткой в результате иглопробивания.
Согласно изобретению прочесы выполнены из штапельного полиэфирного волокна.
Согласно изобретению в качестве связующего использована акрилостирольная дисперсия, полимеризованная совместно с термореактивным меламиновым сополимером.
Согласно изобретению содержание связующего в сухом материале составляет 15-17%.
Как видно из изложения сущности заявляемого технического решения, оно отличается от прототипа и, следовательно, является новым.
Решение также обладает изобретательским уровнем. В основу изобретения поставлена задача улучшения нетканого иглопробивного материала, в котором вследствие выполнения первого и второго холстов в виде прочесов, волокна которых ориентированы вдоль и поперек материала и скреплены волокнами, образующими прочесы, вместе с сеткой в результате иглопробивания обеспечивается технический результат, который заключается в том, что прочесы и сетка образуют связанный пакет. За счет этого получают сравнительно недорогой материал, обладающий достаточно высокими техническими характеристиками, позволяющий его использование в соответствующем сегменте.
Известен нетканый слоистый материал, содержащий несколько соединенных между собой слоев, выполненных из волокнистой смеси натуральных и/или синтетических волокон, а также по крайней мере один каркасный слой, расположенный снаружи или внутри материала [см. описание к патенту РФ №2231587, М. кл. D04H 1/42, 1/48, опубл. 27.06.2004]. Слои нетканого материала соединяют между собой иглопрокалыванием. Заявители отмечают хорошие теплоизолирующие свойства материала. Однако, видимо, вследствие низких прочностных свойств материала изобретение может быть использовано в основном в качестве теплоизолирующих прокладок.
Заявляемое техническое решение принципиально отличается от рассмотренного выше и других тем, что предлагает использовать не просто волокно, а прочесы, уложенные вдоль и поперек слоев, а скрепление слоев выполнено иглопрокалыванием волокнами, образующими прочесы, при этом сетка расположена между прочесами. В результате нетканый иглопробивной материал представляет собой недорогой и достаточно прочный пакет, пригодный для битуминизации и изготовления других строительных материалов.
Предлагаемое решение промышленно применимо. Предлагаемое техническое решение использовано для производства нетканого иглопробивного материала в условиях современного промышленного производства.
Фиг.1 - Структура нетканого иглопробивного материала до иглопробивания.
Фиг.2 - Структура нетканого иглопробивного материала после иглопробивания.
Иглопробивной материал (фиг.2) содержит первый слой 1 нетканого холста, второй слой 2 нетканого холста, сетку 3 из стеклянных нитей, расположенную между двумя упомянутыми холстами, и связующее 4. Первый 1 и второй 2 холсты материала выполнены в виде прочесов 5 и 6 (фиг.1), волокна которых ориентированы вдоль и поперек материала и скреплены в пакет вместе с сеткой 3 в результате иглопробивания волокнами, образующими прочесы.
В таблицах 1 и 2 приведены технические характеристики нетканого иглопробивного материала, армированного сеткой.
Таблица 1.
Пример 1
Пример 2
Пример З
Пример 4
Число слоев прочеса
2
2
2
2
Материал волокна
Штапельное полиэстерное (эфирное)
Штапельное полиэстерное (эфирное)
Штапельное полиэстерное (эфирное)
Штапельное полиэстерное (эфирное)
Длина волокна, мм
75-80
75-80
75-80
75-80
Сетка
6 мм (по утку) × 12 мм нить 34 текса, связующее ПВА 10 г/см<sup>2</sup>
6 мм (по утку) ×· 12 мм нить 34 текса, связующее ПВС 10 г/см<sup>2</sup>
6 мм(по утку) × 12 мм нить 34 текса, связующее ПВА 10 г/см<sup>2</sup>
6 мм (по утку) × 12 мм нить 34 текса, по утку 21 текса, связующее ПВС 8 г/см<sup>2</sup>
Связующее, %
15-17
15-17
15-17
15-17
Плотность проколов, 1/см<sup>2</sup>
115
112
110
108
Глубина проколов, мм
9-12
9-12
9-12
9-12
Толщина материала, мм
0,7
0,8
0,9
0,1
Себестои-мость в сравнении с аналогами ниже, %
20-25
20-25
20-25
20-25
Таблица 2
Показатель, ед. изм
Пример 1
Пример 2
Пример 3
Пример 4
Метод исп
Предел прочности при растяжении, N/5 см
по длине
300
400
500
600
ГОСТ 15902.3
по ширине
190
230
250
300
ГОСТ 15902.3
Удлинение при разрыве, %
по длине
21
22
25
27
ГОСТ 15902.3
по ширине
24
25
28
30
ГОСТ 15902.3
Поверхностная плотность, г/кв.м
120
140
160
180
ГОСТ 15902.1
Ширина, мм
1010
1010
1010
1010
ГОСТ 3811
Усадка в горячем воздухе % (свободная)
0,33
0,35
0,3
0,3
DIN 18192 (5.7)
Усадка в горячем воздухе % (под нагрузкой)
0,5
0,5
0,5
0,5
DIN 18192 (5.7)
Сопротивление раздиранию в точке
95
120
130
140
«метод иглы»
Как видно из изложения сущности заявляемого технического решения и примеров его осуществления, оно позволяет существенно снизить себестоимость нетканого иглопробивного материала и успешно использовать его в соответствующем сегменте.