Способ изготовления нетканого материала

 

Использование: изобретение относится к текстильной промышленности к области изготовления нетканых материалов и может быть использовано для создания фильтрующих элементов респираторов, респираторных установок и устройств для очистки воздуха от токсичных газов основного и кислого характера и твердых частиц. Задачей изобретения является повышение защитных и эксплуатационных свойств материала, выработанного по данному способу. Сущность изобретения: способ изготовления нетканого материала включает в себя скрепление текстильного каркаса пучками волокон волокнистого слоя с одновременным формированием ворсовых петель, формирование текстильного каркаса осуществляют путем образования волокнистого холста, содержащего слой из смеси анионообменных и катионоообменных модифицированных полиамидных волокон и слой из термопластичного волокна, причем содержание катионообменного волокна в смеси составляет 20-80 мас. %, содержание термопластичного слоя в волокнистом холсте составляет 15-20 мас. %, в качестве волокнистого слоя используют слой из гидрофильного модифицированного полиамидного волокна, соотношение волокнистого холста и волокнистого слоя по массе составляет 1 : (0,2-0,76), а после скрепления текстильного каркаса волокнистым слоем полученный материал подвергают термообработке при температуре 70-90^oC. 1 табл.

Изобретение относится к текстильной промышленности к области изготовления фильтрующих нетканых материалов и может быть использовано для создания респираторов и респираторных установок для очистки газовоздушных смесей (ГВС), содержащих токсичные газы основного и кислого характера, а также твердые частицы.

Известен способ изготовления нетканого материала, состоящего из волокнистого холста, скрепленного петлями основовязанного переплетения из волокон холста, содержащего слой из модифицированного полиамидного волокна мегалон и анионообменного модифицированного полиамидного волокна [1] Волокнистый холст содержит слой из термопластичного волокна. В качестве анионообменного модифицированного полиамидного волокна (МПВ) используется волокно на основе привитого сополимера поликапроамида (ПКА) и полидиметиламиноэтилметакрилата (ПДМАЭМА). В качестве термопластичного используется волокно хлорин.

Материал обладает достаточно высокими защитными свойствами по кислым газам, твердым частицам.

Недостатком материала является невозможность его применения при очистке основных газов.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является способ изготовления нетканого материала, включающий скрепление текстильного каркаса пучками волокон волокнистого слоя с одновременным формированием ворсовых петель [2] Текстильный каркас выполнен в виде вязально-прошивного безниточного материала из смеси анионо- и катионообменных МПВ. В качестве анионообменного МПВ используется волокно на базе привитого сополимера ПКА и ПДМАЭМА. В качестве катионообменного МПВ используется волокно на базе привитого сополимера ПКА и полиметакриловой кислоты.

Материал обладает достаточно высокими защитными свойствами по токсичным газам, но недостаточно эффективен при очистке сильно запыленных аэрозолей, имеет невысокие гигиенические свойства.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение защитных и эксплуатационных свойств материала, получаемого по заявляемому способу.

Поставленная задача решается тем, что способ изготовления нетканого материала включает скрепление текстильного каркаса пучками волокон волокнистого слоя с одновременным формированием ворсовых петель, при этом формирование текстильного каркаса осуществляют путем образования волокнистого холста, содержащего слой из смеси анионообменного и катионообменного МПВ и слой из термопластичного волокна, причем содержание катионообменного волокна в смести составляет 20-80 мас. содержание термопластичного слоя в волокнистом холсте составляет 15-20 мас. в качестве волокнистого слоя используется слой из гидрофильного МПВ, соотношение волокнистого холста и волокнистого слоя по массе составляет 1:(0,20-0,76), и термообработку осуществляют при температуре 70-90^oC.

В результате термообработки слой, выполненный из термопластичных волокон, усаживается, уменьшаясь в объеме, что способствует появлению сложной складчатой структуры материала и ослабленных петель, образующих гидрофильную рельефную поверхность.

Анализ заявляемого способа и прототипа показал, что оба способа включают скрепление текстильного каркаса пучками волокон волокнистого слоя с одновременным формированием ворсовых петель. Однако по заявляемому способу текстильный каркас формируется путем образования волокнистого холста, содержащего слой из смеси анионообменного (сополимер ПКА и ПДМАЭМА) и катионообменного (сополимер ПКА и метакриловой кислоты) МПВ и слоя из термопластичного волокна (хлорин), волокнистый слой выполнен из гидрофильного МПВ (мегалон), и материал после скрепления каркаса дополнительно подвергают термообработке. После термообработки образуется сложная складчатая структура материала и рельефная гидрофильная поверхность.

Следовательно, заявляемый способ изготовления материала отвечает критерию "новизна".

Новые признаки: использование двухслойного волокнистого холста, содержащего слой из смеси анионо- и катионообменных МПВ и слой из термопластичного волокна, волокнистого слоя из гидрофильного МПВ, в определенном соотношении, термообработку материала после скрепления каркаса - обеспечивают материалу, полученному по предлагаемому способу, новое техническое свойство: увеличение поверхности контакта твердых частиц и ГВС с фильтрующим материалом.

Авторам и заявителю неизвестно использование данных признаков с достижением такого же технического свойства, что свидетельствует о соответствии объекта критерию "изобретательский уровень".

Материал, полученный по заявляемому способу, обладает высокими защитными свойствами по кислым газам (по HCI до 41,3 ч) и по основным газам (по NH₃ до 10,45 ч), по твердым частицам (с диаметром 3-5 мм 94,8), высокими гигиеническими показателями (нормальная влажность до 7,1).

Эффективность материала, полученного по заявляемому способу, обусловлена тем, что он содержит волокнистый холст из слоя из смеси анионообменного и катионообменного МПВ и слоя из высокоусадочного волокна, и волокнистого слоя из гидрофильного МПВ, скрепленных провязыванием пучками волокон этого слоя с одновременным формированием ворсовых петель, и дополнительно подвергается термообработке. После термообработки образуется сложная складчатая структура материала и рельефная гидрофильная поверхность, за счет чего увеличивается поверхность контакта с очищаемым газом, следовательно, увеличивается степень очистки. Ворсовый слой служит для очистки ГВС от твердых частиц, предохраняет ионообменный слой от забивки ими, тем самым повышается поверхность контакта токсичного газа с поверхностью ионообменных волокон, увеличивается степень очистки по токсичному газу.

Введение в состав материала высокоусадочного слоя способствует улучшению закрепления волокон в материале, предотвращая их унос в органы дыхания человека, тем самым повышая гигиенические свойства материала.

Наличие гидрофильной рельефной поверхности также способствует улучшению гигиенических свойств материала: его можно использовать при непосредственном контакте с лицом работающего.

Введение в состав материала гидрофильного волокна повышает общую влажность материала, что приводит к дополнительному набуханию ионообменных волокон, увеличению удельной поверхности материала, а также увеличению поверхности контакта с сорбируемым газом, следовательно, к повышению эффективности защиты.

В зонах контакта волокон, содержащих различные функциональные группы и разной гидрофобности, возникает электрический потенциал, приводящий к лучшему поверхностному взаимодействию полярных молекул сорбируемого газа с полярными молекулами ионообменных волокон и лучшему их проникновению в глубь материала. Это повышает время защитного действия по токсичным газам. Кроме того, увеличивается число частиц, осевших за счет сил электростатического притяжения.

Выбор соотношения масс волокнистого холста и волокнистого слоя, а также содержания слоя из высокоусадочного волокна в холсте и катионообменного волокна в смеси, а также температуры термообработки обуславливается тем, чтобы обеспечить высокие защитные и гигиенические свойства материала. При уменьшении соотношения масс волокнистого холста и волокнистого слоя ухудшаются защитные и гигиенические свойства материала, при увеличении падает воздухопроницаемость, возрастает аэродинамическое сопротивление дыханию. При увеличении содержания катионообменного волокна в смеси падают защитные свойства по кислым газам, при уменьшении ухудшаются защитные свойства по основным газам. При уменьшении содержания термопластичного волокна ухудшаются защитные свойства, при увеличении падает воздухопроницаемость, растет аэродинамическое сопротивление дыханию. При уменьшении температуры термообработки ухудшаются защитные и прочностные свойства материала. При увеличении температуры термообработки уменьшается воздухопроницаемость.

Материал получают по следующей технологии: формируют волокнистый холст, содержащий слой из смеси анионо- и катионообменных МПВ и слой из термопластичного волокна, на преобразователе прочеса, скрепляют его по технологии "Вольтекс" волокнистым слоем из гидрофильного МПВ. Затем материал подвергают термообработке при температуре 70-90^oC, в течение 90 с.

По стандартным методикам определены свойства материала, полученного по заявляемому способу, и материала-прототипа в сопоставимых условиях (ГОСТ 15902.1-80, 15902.3-79, 12008-88, 101125-75): концентрация HCI 100 мг/м³, SO₂ 150 мг/м³, NH₃ 30 мг/м³; влажность HCI 82% SO₂ 90% NH₃ 90%).

Ниже приведены конкретные примеры получения материала.

Пример 1.

Соотношение волокнистого холста и волокнистого слоя по массе составляет 1:0,48. Содержание термопластичного слоя в холсте 15 мас. Содержание катионообменного волокна в смеси 50 мас. Температура термообработки 70^oC. Свойства материала приведены в таблице.

Пример 2.

Соотношение волокнистого холста и волокнистого слоя по массе составляет 1:0,48. Содержание термопластичного слоя в холсте 17,5 мас. Содержание катионообменного волокна 50 мас. Температура термообработки 80^oC. Свойства материала приведены в таблице.

Пример 3.

Соотношение волокнистого холста и волокнистого слоя по массе составляет 1:0,48. Содержание термопластичного слоя в холсте 20 мас. Содержание катионообменного волокна в смеси 50 мас. Температура термообработки 90^oC. Свойства материала приведены в таблице.

Пример 4.

Соотношение волокнистого холста и волокнистого слоя по массе составляет 1: 0,48. Содержание термопластичного волокна в холсте 20 мас. Содержание катионообменного волокна в смеси 20 мас. Температура термообработки 80^oC. Свойства материала приведены в таблице.

Пример 5.

Соотношение волокнистого холста и волокнистого слоя по массе составляет 1:0,76. Содержание термопластичного слоя в холсте 20 мас. Содержание катионообменного волокна в смеси 80 мас. Температура термообработки 80^oC. Свойства материала приведены в таблице.

Пример 6.

Соотношение волокнистого холста и волокнистого слоя по массе составляет 1:0,48. Содержание термопластичного слоя в холсте 17,5 мас. Содержание катионообменного волокна в смеси 50 мас. Температура термообработки 80^oC. Свойства материала приведены в таблице.

Пример 7.

Соотношение волокнистого холста и волокнистого слоя по массе составляет 1: 0,76. Содержание термопластичного слоя в холсте составляет 7,5 мас. Содержание катионообменного волокна в смеси составляет 50 мас. Температура термообработки 80^oC. Свойства материала приведены в таблице.

Пример 8.

Соотношение волокнистого холста и волокнистого слоя по массе составляет 1: 0,2. Содержание термопластичного слоя в холсте составляет 5 мас. Содержание катионообменного волокна в смеси составляет 20 мас. Температура термообработки 80^oC. Свойства материала приведены в таблице.

Пример 9.

Соотношение волокнистого холста и волокнистого слоя по массе составляет 1:0,2. Содержание термопластичного слоя в холсте составляет 17,5 мас. Содержание катионообменного волокна в смеси 50 мас. Температура термообработки 80^oC. Свойства материала приведены в таблице.

Материал, полученный по заявляемому способу, может применяться в качестве фильтрующих элементов устройств тонкой очистки ГВС.

Новое техническое свойство вызывает появление положительного эффекта - повышение надежности защиты.

Источники информации.

1. Патент России N 20II709. D 04 H I3/00, 1994.

2. Авт. св. СССР N I730277, D 04 H I3/00, 1992.

Формула изобретения

Способ изготовления нетканого материала, включающий скрепление текстильного каркаса пучками волокон волокнистого слоя с одновременным формированием ворсовых петель, отличающийся тем, что формирование текстильного каркаса осуществляют путем образования волокнистого холста, содержащего слой из смеси анионообменного и катионообменного модифицированных полиамидных волокон и слой из термопластичного волокна, причем содержание катионообменного волокна в смеси составляет 20-80 мас. содержание термопластичного слоя в волокнистом холсте составляет 15-20 мас. в качестве волокнистого слоя используют слой из гидрофильного модифицированного полиамидного волокна, соотношение волокнистого холста и волокнистого слоя по массе составляет 1:0,20-0,76, а после скрепления текстильного каркаса волокнистым слоем полученный материал подвергают термообработке при 70-90^oС.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2