СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТАФТИНГОВОГО ПОКРЫТИЯ
METHOD OF OBTAINING TUFTING COATING

Изобретение относится к текстильной промышленности, в частности к способу производства тафтингового материала, используемого в качестве напольного покрытия, а так же для внутренней отделки помещений.
Известен способ производства тафтингового ковра, который заключается в продвижении первичной подложки, прошитой ворсовыми нитями над ванной с расплавленным термопластичным связующим веществом, которое наносится на изнанку первичной подложки при помощи вала, частично погруженного в ванну с расплавленным связующим веществом, с дальнейшим продвижением первичной подложки и ее соединением со вторичной подложкой, посредством прижимных каландров. Недостатками данного способа является неконтролируемое нанесение термопластичного связующего вещества и его длительное продвижение до зоны соединения слоев, что приводит к избытку или недостатку связующего вещества при склеивании, а так же частичному затвердению связующего вещества до зоны соединения слоев, что сказывается на качестве клеевого шва (США, патент 5612113, кл. В32В 27/12, D06N 7/00, В32В 003/02).
Известен способ изготовления тафтинговых ковров, описанный в книге Е.Н.Бершева, Г.П.Смирнова «Нетканые ковры» (М.: Легпромбытиздат, 1986, с.66-69), который заключается в нанесении на изнаночную сторону первичной подложки, прошитой ворсовой пряжей, латексного компаунда, соединение с вторичной подложкой, поступление на участок сушки. Недостатками данного способа является образование пустот между ворсовой пряжей, расположенной с изнаночной стороны первичной подложки и вторичной подложкой, что приводит к хрупкости связующего слоя и его частичному выкрашиванию при воздействии динамических нагрузок. Для обслуживания поточной линии требуется отдельная химическая станция для подготовки латексного компаунда. Длина сушильного участка, который занимает до 20 метров, то есть почти 1/3 всей поточной линии. Ковровый материал, получаемый данным способом, достаточно жесткий и ограничен в применении на рельефных поверхностях.
Ближайшим аналогом заявляемого изобретения является способ получения тафтингового покрытия, изложенный в журнале «Дизайн. Материалы. Технология» (А.Н.Пономарева, А.В.Просвирницын. Оптимизация процесса дублирования тафтингового ковра с использованием термоплавкого порошка. Исследование прочностных свойств полученного материала, №3, 2009, стр.27-30). Способ изготовления заключается в ровном нанесении по всей поверхности вторичной подложки полиэтиленового мелкодисперсного порошка, соединение первичной подложки, прошитой ворсом, со вторичной подложкой со связующим веществом, их продвижение и фиксация слоев между собой путем прохождения через каландры, которые воздействуют на слои давлением и температурой 130°С в течение 30 секунд. Ковровое покрытие, изготовленное данным способом, обеспечивает прочность, гибкость коврового материала, что позволяет использовать его на рельефных поверхностях. Недостатком, влияющим на качество коврового материала, является то, что при соединении первичной подложки, прошитой ворсовой пряжей со вторичной подложкой, происходит сдвиг нанесенного связующего вещества и его неравномерное перераспределение. Воздействие температурой на стадии фиксации приводит к повреждению ворсового слоя и влияет на внешний вид коврового материала.
Техническим результатом созданного решения является устранение указанных недостатков, а именно: повышение технологичности изготовления ковра за счет разъединения стадий: расплавления связующего вещества и соединение слоев, с одновременным повышением прочности скрепления по всей поверхности за счет равномерного распределения связующего вещества на вторичной подложке, с сохранением внешнего вида ворсового слоя за счет соединения первичной и вторичной подложек с различной температурой: нижнего каландра 130-150°С, верхнего каландра 50-80°С.
Поставленная задача достигается тем, что в способе получения тафтингового покрытия, нанесение связующего вещества, мелкодисперсного термоплавкого полиэтиленового порошка, происходит на вторичную синтетическую нетканую подложку, с переходом связующего вещества в вязкотекучее состояние при нагреве, соединение под давлением вторичной подложки с первичной полипропиленовой тканой подложкой, прошитой ворсом из синтетической пряжи, отличающийся тем, что нанесение мелкодисперсного термопластичного полиэтиленового порошка осуществляют на вторичную синтетическую нетканую подложку при одновременном ее продвижении и воздействии сверху температурой, а соединение первичной полипропиленовой тканой подложки, прошитой синтетическим ворсом, и вторичной синтетической нетканой подложки со связующим веществом в вязкотекучем состоянии осуществляют под давлением 0,3-0,7 МПа, при одновременном воздействии температурой нижнего каландра 130-150°С, и температурой верхнего каландра 50°-80°С, причем первичную подложку подают непосредственно в зону соединения слоев, со скоростью поступления вторичной положки со связующим веществом.
Существенными показателями созданной технологии являются: разделение стадий расплава на вторичной подложке и дальнейшая подача слоев под давлением в зону соединения под давлением с воздействием разными температурами, что обеспечивает достижение технического результата, совместно с другими отличительными признаками решения.
Только неразрывное использование указанных приемов обеспечивает достижение технического результата, только заявленная совокупность действий с режимными показателями позволяет сделать вывод о существенности отличий.
На фигуре 1 представлено схемное решение тафтингового покрытия, где 1 - ворс, 2 - первичная подложка, 3 - связующее вещество, 4 - вторичная подложка. На фигуре 2 представлен способ получения тафтингового покрытия, где 5 - мелкодисперсный термоплавкий полиэтиленовый порошок, 6 - дозирующий вал, 7 - осциллирующая щетка, 8 - вибросито, 9 - вторичная подложка, 10 - первичная подложка, прошитая ворсом, 11 - зона воздействия температурой, 12 - верхний прижимной каландр, 13 - нижний прижимной каландр, 14 - зона охлаждения, 15 - зона намотки готового тафтингового материала.
Способ получения включает несколько стадий:
Исходными материалами являются:
2
Тканый полипропилен в качестве первичной подложки, с поверхностной плотностью 100-120 г/м, с температурой размягчения не менее 150°С, прошитой ворсовыми полиамидными, полиэфирными нитями, с неразрезными петлями, линейной плотностью ворсовых нитей 200-500 текс, с числом пучков на 10 см по утку и по основе от 35 до 50 петель, высотой ворса до 4,5 мм, температура размягчения ворса не должна быть менее 100°С.
2
Вторичная подложка, которая представляет собой нетканый иглопробивной полипропилен или полиэфир с поверхностной плотностью 150-350 г/м, толщиной 2,0-2,8 мм, неровнотой по массе не более 8%, разрывной нагрузкой по длине и по ширине не менее 180 Н, с температурой размягчения не менее 155°С.
2
Связующее вещество, которое представляет собой термоплавкий мелкодисперсный полиэтиленовый порошок, выполненный в виде отдельных частиц размером 40-200 мкм, температурой размягчения 90-120°С, с плотностью нанесения на вторичную подложку от 110 г/м.
2
Технологический процесс смоделирован на оборудовании, представленном на фигуре 2, из которого видно, что на вторичную синтетическую нетканую подложку 9, которая передвигается с равномерной скоростью в интервале 5-20 м/мин, при помощи дозирующего вала 6, осциллирующей щетки 7 и вибросита 8, равномерно наносится мелкодисперсный термоплавкий полиэтиленовый порошок, с плотностью нанесения от 110 г/м. Термопластичный порошок подается через сетчатый вал по всей ширине вторичной подложки. При непрерывном движении вторичная подложка, с нанесенным связующим веществом, попадает на 20-30 секунд в зону воздействия температурой 11, полиэтиленовый порошок переходит в вязкотекучее состояние при нагреве и проникает в верхние слои вторичной подложки. Чем длиннее участок размягчения связующего вещества, тем выше скорость изготовления тафтингового коврового покрытия. Далее материал двигается по направлению в зону соединения, одновременно с такой же скоростью в зону соединения поступает первичная подложка, прошитая ворсом. В зоне соединения посредством каландров на слои одновременно действует давление 0,3-0,7 МПа и температура 130-150°С. Температура нижнего каландра равна температуре в зоне воздействия температурой, а верхнего каландра равна 50-80°С, чтобы не заглаживать ворс, не оставлять на нем отпечатков, и позволяет сохранить первозданный вид. В момент соединения происходит глубокое проникновение связующего вещества во вторичную подложку, а также в ворсовые пучки, расположенные с изнаночной стороны первичной подложки, заполнение пространства между пучками. Разделение стадий расплавления связующего вещества и соединение слоев позволяет равномерно распределить клей по всей поверхности тафтингового материала. После зоны соединения материал попадает в зону охлаждения холодным воздухом и далее поступает в намотку. Технический результат достигается тем, что связующее вещество, в виде термоплавкого полиэтиленового связующего вещества, приходя в вязкотекучее состояние, проникает в верхние слои вторичной подложки, в ворсовые нити пучков и между ними, расположенных с изнаночной стороны первичной подложки, таким образом, образует сотовую (луночную) структуру, которая полностью охватывает пучок ворса с изнаночной стороны первичной подложки, скрепляя ворс не только со вторичной подложкой, но и друг с другом. За счет приложенного давления получается достигнуть достаточного проникновения связующего вещества во вторичную подложку, а также в пучки ворса с изнаночной стороны первичной подложки. Таким образом, образуется единая система, которая помогает одновременно повысить прочность тафтингового коврового материала, а также придать гибкость полотну.
Таблица 1 - Режимные показатели
Участок размягчения связующего
Прижимные каландры
Температура в зоне нагревания, °С
Время выдержки, с
Скорость подачи, м/с
Температура нижнего каландра, °С
Температура верхнего каландра, °С
Давление каландров, МПа
130-150
20-30
5-20
130-150
50-80
0,3-0,7
Таблица 2 - Качественные показатели
Участок размягчения связующего
Прижимные каландры
Качественные показатели
Температура в зоне нагревания, °С
Время выдержки, с
Скорость подачи, м/с
Температура нижнего каландра, °С
Температура верхнего каландра, °С
Давление каландров, МПа
Прочность, мН
Жесткость, мкН·см<sup>2</sup>
150
20
20
150
80
0,7
25300
345576
150
30
20
150
80
0,7
28500
345527
130
30
20
130
80
0,7
22800
345535
150
30
20
150
80
0,3
20600
345498
150
30
5
150
80
0,7
28100
345583
150
30
20
150
50
0,7
28000
345551
Экспериментально было подтверждено, что материал сохраняет гибкость и прочность и может использоваться в качестве напольного материала для рельефных поверхностей с интенсивной проходимостью. Ниже представлен пример реализации технологии с применением режимных показателей и показателей качества, прочности, таблица 1, 2.
Испытания тафтингового материала проводились по ГОСТ 14217-87 (СТ СЭВ 5578-86) «Материалы текстильные. Покрытия напольные. Метод определения прочности закрепления ворса», ГОСТ 15902.3-79 «Полотна нетканые. Методы определения прочности», ГОСТ 10550-93 «Материалы текстильные» Полотна. Метод определения жесткости при изгибе», ГОСТ 21530-76 «Ковры и ковровые изделия. Метод определения стойкости к истиранию ворсовой поверхности», ГОСТ 25191-82 «Покрытия и изделия ковровые машинного способа производства. Метод определения изменения толщины при динамической нагрузке», европейский стандарт EN 985:1994 - испытания роликовым стулом.
Анализ таблицы экспериментов показывает, что при использовании разделение стадий расплава связующего вещества на вторичной подложке и дальнейшая подача первичной и вторичной подложек в зону соединения в совокупности с действиями определенных режимных параметров улучшает качество показателей прочности коврового материала, одновременно сохраняет гибкость коврового тафтингового материала, что позволяет использовать его на рельефных поверхностях и с повышенной проходимостью, за счет свойств полиэтилена, а так же приложенного давления и способа нанесения мелкодисперсного полиэтиленового связующего вещества. Кроме того, в зависимости от технологических параметров, например, при изменении температуры прессования, количества связующего, времени выдержки под давлением, появляется возможность регулирования экономических показателей производства тафтингового коврового покрытия, его свойств жесткости и прочности. Таким образом, прочность предлагаемого материала отвечает требованиям ГОСТ 28867-90 «Покрытия и изделия ковровые нетканые машинного способа производства. Общие технические условия».
Технологический процесс ускоряется за счет того, что не требуется время для просушки связующего вещества, что дает возможность быстрее провести этап затвердения связующего вещества и избежать возможных видимых и невидимых дефектов в материале на этапе нанесения и затвердения связующего вещества.
Температура плавления нитей должна быть выше температуры плавления связующего вещества.