КОМБИНИРОВАННЫЙ МАТЕРИАЛ - ЛАМИНАТ
COMBINED MATERIAL - LAMINATE

Предлагаемое изобретение относится к легкой промышленности и касается разработки комбинированного материала - ламината на основе текстильного полотна и присоединенной к нему полимерной мембраны, который в дальнейшем используется в текстильной промышленности для пошива одежды различного ассортимента и назначения, в том числе предназначенной для эксплуатации в экстремальных условиях.
2
3
2
Известно техническое решение по патенту США №4194041, в котором описывается комбинированный материал, в конструкции которого используется политетрафторэтиленовая (ПТФЭ) мембрана, обеспечивающая ему высокую паропроницаемость - 750-800 г/м·сутки и воздухопроницаемость - 0,7 дм/см·с.
2
3
2
2
3
2
В патенте РФ №2167702 предложено техническое решение, в котором применение ПТФЭ мембраны позволяет получить многослойный комбинированный материал с паропроницаемостью - 650 г/м·сутки и воздухопроницаемостью - 0,83 дм/см·с. В данном техническом решении ламинат имеет паропроницаемость 650 г/м·сутки, воздухопроницаемость - 0,67 дм/см·с.
Однако получение ПТФЭ мембраны энергоемкое, многооперационное, и, кроме того, мембрана должна иметь защиту от солей, осаждающихся на ней при потоотделении.
Производство ПТФЭ экономически не выгодно из-за его энергоемкости и высокой стоимости мембраны.
В последние годы получила распространение коагуляционная технология получения ламината, в результате которой мембранный слой формируется на изнаночной стороне текстильного полотна из полимерной композиции, например полиэфируретановой (ПЭУ). Полученный таким образом ламинат должен обладать изотропными (равномерными) физико-механическими свойствами и удовлетворительными гигиеническими показателями.
Наиболее близким техническим решением является ламинат, описанный в патенте РФ №2412625, включающий текстильное полотно, на изнаночный стороне которого в процессе коагуляции сформирована ПЭУ мембрана толщиной 0,08-0,12 мм и диффузионный слой в глубине текстильного материала на 16,7-30,0% от его толщины. Однако данный ламинат не обеспечивает равномерные характеристики физико-механических свойств по площади материала и его водоупорность.
Техническая задача предполагаемого изобретения - оптимизация свойств ламината, уменьшение анизотропии физико-механических показателей и повышение его водоупорности.
Поставленная техническая задача решается тем, что в комбинированном материале-ламинате, включающем текстильное полотно и ПЭУ мембрану, сформированную на изнаночной стороне текстильного полотна коагуляцией полиэфируретановой композиции, мембрану формируют на изнаночной стороне текстильного полотна толщиной 0,03-0,04 мм коагуляцией композиции состава (мас.ч.):
Раствор ПЭУ с содержанием сухого вещества 23-25%
100,0
Поверхностно-активное вещество
0,2-0,4
Ди-(2-этилгексил)-фталат (ДОФ)
0,8-1,5
Микрокристаллическая целлюлоза
2,5-4,2
Пигментная паста
0,5-0,8
Диметилформамид (ДМФА)
6,5-7,5;
2
с привесом по сухому веществу - 60-80 г/м, при соотношении слоев по массе готового материала 0,504-0,77:0,23-0,496.
Технологическая проблема состоит в том, что конструкция ламината со стороны мембраны должна быть без дефектов, толщина мембраны должна обеспечивать водонепроницаемость с одновременным сохранением высокой паропроницаемости для паров воды.
По изобретению использовали:
Полиэфируретан (ПЭУ) марки "Витур 0512" и "Витур 0515" в виде раствора в ДМФА с концентрацией сухого вещества 23-25% - ТУ 6-55-221-1085-2003;
ДМФА - ТУ 6-09-3720-93;
Поверхностно-активное вещество (ПАВ) - ОП-10 - ГОСТ 8433-93;
Микрокристаллическую целлюлозу - ТУ 75.05706-55-90;
Ди-(2-этилгексил)-фталат (ДОФ) - ГОСТ 8728-88;
Пигментную пасту - концентрат неорганических пигментов в ПЭУ растворе с содержанием 50-60 мас.% ПЭУ (фирма GIALLOLA 026, Италия).
2
3
2
3
2
При выборе текстильных полотен учитывали, что увеличение веса изделия при выполнении различных служебных заданий с повышенной физической нагрузкой ведет к дополнительным энергозатратам носчика. Для костюма демисезонного, предназначенного для повседневного ношения, использована ткань полиэфирная полотняного переплетения с поверхностной плотностью 130-150 г/м и с показателем воздухопроницаемости не менее 10 дм/см·с, но не более 25 дм/см·с.
2
3
2
Для костюма ветровлагозащитного для спецподразделений используют материал, созданный на основе полиэфирной ткани полотняного переплетения с поверхностной плотностью 70-78 г/м и воздухопроницаемостью более 40 дм/см·с.
Таким образом, за основу для создания новой комбинации полимерно-текстильных материалов целесообразно принять ткани, серийно выпускаемые ОАО «МОГОТЕКС», с аналогичными характеристиками:
- для костюма демисезонного, ТУ 8572-109-08836809-2010 - ткань полиэфирная арт.05С8-Кв;
- для костюма ветровлагозащитного для спецподразделений, ТУ 8572-123-08836809-2010 - ткань полиэфирная арт. 02С5-Кв;
- для профессиональной одежды - ткань «Защита», состав полиэфир-вискоза.
2
Согласно описанию прототипа в процессе коагуляции ПЭУ композиции на изнаночной стороне текстильного полотна образуется микропористая мембрана толщиной 0,08-0,12 мм и диффузионный слой скоагулированной ПЭУ композиции в структуре тканого слоя на глубине 16,7-30% от его толщины с общим привесом 80-150 г/м по сухому веществу на тканых полотнах толщиной 0,310, 0,518 и 0,548 мм.
Толщина ткани, мм (таблица 5)
Поверхностная плотность, г/м<sup>2 </sup>(таблица 3)
Порядковый номер
0,31
171
7
0,518
230
1
0,548
272,85
11
В таблице 2 предполагаемого описания указаны порядковые номера текстильных полотен согласно таблицы 3 прототипа и показатели их свойств. Для ламината введены обозначения -
2 (7), 3 (1) и 4 (11) без учета трикотажного полотна - низа.
Изобретение иллюстрируют примеры.
Пример 1.
На предварительно высушенное и проглаженное текстильное полотно, с изнаночной стороны которого ножевой раклей при зазоре 0,25 мм наносят ПЭУ композицию состава (мас.ч.):
Раствор ПЭУ "Витур 0515" (25%)
100,0
ПАВ ОП-10
0,2
Микрокристаллическая целлюлоза
2,5
Ди-(2-этилгексил)-фталат (ДОФ)
0,8
Пигментная паста
0,5
ДМФА
6,5
2
и коагулируют в коагуляционной ванне при температуре 40-50°С и концентрацией ДМФА 32%, с последующими промывкой в промывочной ванне до содержания ДМФА 0,2% и сушкой ламината при 110°С в течение 5 минут. Скорость технологического процесса - 3 м/мин. Привес покрытия -60 г/м. Толщина мембраны - 0,03 мм, соотношение слоев текстильное полотно: мембрана 0,70: 0,30.
Примеры 2-3.
Аналогично примеру 1 получают ламинаты из композиций, составы которых представлены в таблице 1. В таблице 1 приведены привесы покрытий по сухому веществу и указаны толщины мембран. При уменьшении массовой доли ингредиентов в ПЭУ композиции и при снижении привеса покрытия мембрана на текстильном полотне не формируется.
Увеличение указанных показателей не оптимизирует характеристики ламината (возникает скручивание краев ламината, неравномерность мембранного покрытия по толщине и др.)
Таблица 1
Составы ПЭУ композиций, привес покрытия и толщина мембраны
Компоненты композиций
Прототип Патент РФ №2412625
Предлагаемые композиции. Примеры, мас.ч.
1 ткань 0508-Кв
2 ткань 0617-Кв
3 ткань "Защита"
4 ткань 0205-Кв
1
2
3
4
5
6
Раствор ПЭУ "Витур 0515" (25%)
100,0
100,0
Раствор ПЭУ "Витур 0512" (23%)
100,0
100,0
100,0
Поверхностно-активное вещество ОП-10
0,27-0,9
0,2
0,34
0,4
0,4
Микрокристаллическая целлюлоза
1,8-18,0
2,5
3,6
4,2
3,6
Диметилформамид
17,1-41,0
6,5
7,1
7,5
7,1
Ди-(2-этилгексил)-фталат
-
0,8
1,0
1,5
1,0
Пигментная паста
-
0,5
0,62
0,8
0,62
Привес покрытия по сухому веществу, г/м<sup>2</sup>
80-150
60
72
80
70
Толщина мембраны, мм
0,08-0,12
0,030
0,035
0,040
0,037
В таблице 2 приведены свойства известных и предлагаемых ламинатов.
В таблице 3 приведены гигиенические показатели ламинатов, полученные по предлагаемому техническому решению с использованием текстильных материалов с различными поверхностной плотностью, толщиной, природой волокон и способов их получения, характеристики которых приведены в описании известного технического решения (таблицы №№3 и 4).
Таблица 2
Свойства исходных тканей и ламинатов на их основе
№№ п/п
Показатели
Методы испытаний
ПРИМЕРЫ
Текстильные материалы
Прототип (порядковый номер из таблицы 3)
Предлагаемые артикулы
7
1
11
05С8-Кв
0617-Кв
"Защита"
02С5-Кв
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
1
Поверхностная плотность, г/м<sup>2</sup>
ГОСТ 17073-71
171
230
272,85
145
107
262
71
2
Паропроницаемость, г/м<sup>2</sup>·сутки
ГОСТ 22900-78
691
1150
786
778
900
792
779
3
Гигроскопичность,%
ГОСТ 8971-78
4,4
2,1
7,4
0,14
0,14
7,4
0,13
4
Влагоотдача, %
то же
3,8
1,7
6,3
0,09
0,09
6,3
0,06
5
Водоупорность, мм водн.ст.
ГОСТ 3816-81
230
200
310
210
230
340
170
6
Разрывная нагрузка, Н
ГОСТ 17316-71
продольное направление
842,0
1373,4
1520,0
1253,0
860,0
1450,0
673,0
поперечное направление
669,4
476,6
1016,0
1053,0
935,0
100,0
587,0
коэффициент анизотропии
1,26
2,88
1,49
1,19
0,92
14,5
1,15
7
Сопротивление раздиранию, кН/м
ГОСТ 17074-71
продольное направление
80,0
75,0
118,5
36,0
68,0
118,5
46,1
поперечное направление
82,5
42,0
97,5
93,0
47,0
97,5
46,5
коэффициент анизотропии
0,97
1,79
1,22
0,39
1,44
1,22
0,93
8
Относительное удлинение, %
ГОСТ 17316-71
продольное направление
27,7
58,3
34,7
43,0
24,0
24,7
24,0
поперечное направление
37,3
23,3
30,7
31,0
33,0
30,0
33,0
коэффициент анизотропии
0,74
2,5
1,13
1,38
0,73
0,82
0,73
9
Соотношение слоев ламината по массе соответственно ткань: мембрана
-
-
-
-
-
-
-
продолжение таблицы 2
№№ п/п
Показатели
Методы испытаний
ПРИМЕРЫ
Ламинат (ткань покрытая мембраной)
Прототип
Предлагаемый
2 (7)
3 (1)
4 (11)
1 (ткань 05С8-Кв)
2 (ткань 0617-Кв)
3 (ткань "Защита")
4 (ткань 02С5-Кв)
1
2
3
11
12
13
14
15
16
17
1
Поверхностная плотность, г/м<sup>2</sup>
ГОСТ 17073-71
321
350
352,85
205
179
342
141
2
Паропроницаемость, г/м<sup>2</sup>·сутки
ГОСТ 22900-78
737
770
783
700
826
762
760
3
Гигроскопичность, %
ГОСТ 8971-78
4,0
2,1
6,9
1,6
1,64
4,4
0,57
4
Влагоотдача, %
то же
3,6
1,7
5,4
1,58
1,55
4,3
0,53
5
Водоупорность, мм водн.ст.
ГОСТ 3816-81
400
390
420
1000
1200
800
1200
6
Разрывная нагрузка, Н
ГОСТ 17316-71
продольное направление
867,0
1400,0
1532,0
1427,0
832,0
1933,0
680,0
поперечное направление
689,0
490,0
1070,0
1033,0
825,0
1232,0
595,0
коэффициент анизотропии
1,26
2,86
1,43
1,38
1,08
1,57
1,14
7
Сопротивление раздиранию, кН/м
ГОСТ 17074-71
продольное направление
210,0
197,0
270,0
90,5
38,5
89,0
54,4
поперечное направление
132,0
129,0
156,0
84,0
40,0
77,0
60,0
коэффициент анизотропии
1,59
1,53
1,73
1,01
0,96
1,15
0,90
8
Относительное удлинение, %
ГОСТ 17316-71
продольное направление
27,6
52,2
31,0
39,0
33,0
30,0
25,3
поперечное направление
37,3
23,0
30,0
39,0
27,0
29,0
33,0
коэффициент анизотропии
0,74
2,27
1,03
1,00
1,22
1,03
0,76
9
Соотношение слоев ламината по массе соответственно ткань: мембрана
0,53:0,47
0,66:0,34
0,77:0,23
0,7:0,3
0,6:0,4
0,77:0,23
0,504:0,496
Таблица 3
Гигиенические показатели ламинатов
№№ п/п
Показатели
Соотношение слоев ламината по массе текстильное полотно: ламинат
0,7:0,3
0,6:0,4
0,77:0,23
0,504:0,496
0,65:0,35
0,6:0,4
1
Гигроскопичность, %
5,0 (4,7)*
2,5 (2,0)
6,8 (5,2)
2,3 (1,37)
9,1 (7,8)
7,1 (5,8)
2
Влагоотдача, %
4,4 (3,7)
2,1 (1,55)
5,9 (4,1)
2,0 (0,99)
8,7 (7,1)
6,9 (5,2)
3
Паропроницаемость, г/м<sup>2</sup>·сутки
805 (1054)
740 (993,6)
737 (985)
700 (726)
730 (760)
750 (786)
4
Водоупорность, мм водн.ст.
800
1000
1000
1100
1200
1200
* В скобках указаны показатели тканей из описания патента РФ №2412625, стр.10.
Анализ представленных материалов свидетельствует о том, что предлагаемая структура комбинированного материала наиболее оптимальна в сравнении с известными техническими решениями и позволяет значительно повысить гигиенические свойства ламината, снизить анизотропию физико-механических свойств материала и его жесткость при одновременном увеличении его стойкости к атмосферным осадкам и водоупорности.