Высокопрочная ткань пониженной горючести

 

Использование: для мягкой оболочки спасательных и универсальных скафандров, высотно-компенсирующих костюмов летчиков, а также для пожаробезопасных текстильных изделий. Сущность: ткань содержит крученые комбинированные нити, состоящие из комплексных нитей и пряжи, выполнена с коэффициентом уплотненности переплетения 0,54-1, поверхностной плотности 60-450 г/м², соотношением плотностей по утку и основе, равным 0,5-2. Ткань содержит по основе и/или по утку крученые комбинированные нити номинальной линейной плотности 14,3-169,8 текс с круткой 20-450 кр/м, состоящие из комплексных нитей и одиночной и/или крученой пряжи на основе ароматических гетероцепных полимеров - полигетероариленов. Ткань дополнительно может содержать по основе и/или по утку природные и/или искусственные, и/или синтетические нити из нетермостойких полимеров или их сочетания и/или нити, состоящие из смесок, содержащих природные, искусственные, синтетические волокна, термостойкие волокна или их сочетания. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к текстильной промышленности, в частности к тканям для мягкой оболочки спасательных и универсальных скафандров, а также для высотно-компенсирующих костюмов летчиков. Ткань может также применяться для пожаробезопасных текстильных изделий, используемых в жестких условиях эксплуатации, воздействия высоких температур, динамических нагрузок, повышенного содержания кислорода, высокой влажности.

Спасательные скафандры предназначены для спасения членов экипажа летательного аппарата в случае аварийной разгерметизации кабины. Такой скафандр постоянно одет на космонавта на тех участках полета, где наиболее вероятна разгерметизация (взлет, стыковка, расстыковка, посадка) и пока кабина герметична, избыточное давление в нем практически отсутствует. Универсальные скафандры выполняют также дополнительные функции, т.е. их можно использовать для выполнения работ за бортом космического корабля (в том числе на Луне). Скафандр является специальной герметичной одеждой с искусственной атмосферой, имеющей избыточное давление относительно окружающей среды. Оно достигает значительной величины (50-60 кПа) и является поэтому одним из основных факторов, определяющих конструкцию мягкой оболочки скафандра. Это заставляет рассматривать скафандр и как разновидность пневматического сооружения. "Двойственная природа" скафандра определяет специфику его проектирования. В качестве одежды он должен быть удобен для человека, т.е. соответствовать форме и размерам тела, не стеснять движений. Эти свойства скафандра должны быть по возможности сохранены и при наличии в нем избыточного давления, когда он представляет собой разновидность пневматической конструкции. Поэтому при проектировании скафандра используются методы конструирования и одежды, и пневматических оболочек [1].

Из вышеизложенного следует, что ткань для мягкой оболочки должна обладать комплексом трудносовместимых свойств - пониженной горючестью, высокой прочностью на разрыв и раздирание, минимальной раздвигаемостью нитей в шве, износостойкостью, с одной стороны, и пониженной материалоемкостью, мягким туше, гигиеническими свойствами, хорошим видом - с другой.

Наиболее близким аналогом изобретения является высокопрочная ткань пониженной горючести, содержащая крученые комбинированные нити, состоящие из комплексных нитей и пряжи [2]. В данной ткани комплексные нити являются нитями на основе ароматических полиамидов с гетероциклами в цепи, а одиночная пряжа выполнена из огнезащищенного вискозного волокна. К недостаткам известной ткани следует отнести недостаточные прочность на разрыв и удлинение при разрыве по утку, повышенные поверхностную плотность и раздвигаемость нитей в шве вдоль утка. Кроме того, отмечен специфические запах ткани, обусловленный особенностями технологического процесса изготовления огнезащищенного вискозного волокна, являющегося сырьевым компонентом ткани, и оказывающий сенсибилизирующее воздействие на работников швейного производства.

Технический результат, достигаемый предлагаемой тканью, состоит в повышении прочности на разрыв и удлинения при разрыве по утку, снижения поверхностной плотности и раздвигаемости нитей в шве вдоль утка, а также устранении специфического запаха.

Для достижения данного технического результата высокопрочная ткань пониженной горючести, содержащая крученые комбинированные нити, состоящие из комплексных нитей и пряжи, выполнена с коэффициентом уплотненности переплетения 0,54-1, поверхностной плотности 60-450 г/м², соотношением плотностей по утку и основе, равным 0,5-2, и содержит по основе и/или по утку крученые комбинированные нити номинальной линейной плотности 15,3-169,8 текс с круткой 20-450 кр/м, состоящие из комплексных нитей и одиночной и/или крученой пряжи на основе ароматических гетероцепных полимеров - полигетероариленов. Ткань может дополнительно содержать по основе и/или по утку природные и/или искусственные, и/или синтетические нити из нетермостойких полимеров и/или комплексные нити, и/или пряжу из термостойких полимеров или их сочетания и/или нити, состоящие из смесок, содержащих природные, искусственные, синтетические волокна, термостойкие волокна или их сочетания.

Поверхностная плотность - это важнейший обобщенный показатель строения ткани, от которого зависят практически все ее свойства. Поверхностная плотность зависит прежде всего от линейной плотности нитей и тесно взаимосвязана с ней, кроме того, для снижения поверхностной плотности необходимо учитывать коэффициент уплотненности переплетения и соотношение плотностей по утку и основе. Следует отметить, что показатели, указанные выше, существенно влияют на разрывную нагрузку и удлинение при разрыве. С увеличением уплотненности ткани ее разрывная нагрузка возрастает вследствие увеличения связи между нитями и волокнами и повышения взаимного давления нитей, повышения одновременности разрыва, увеличения угла обхвата нитей, вследствие чего возрастает сила трения между нитями. При данных параметрах строения нитей (линейная плотность, крутка) и тканей (коэффициент уплотненности, поверхностная плотность, соотношение плотностей по утку и основе) в общей совокупности в указанных диапазонах повышаются коэффициент использования прочности нитей в ткани и результирующая нагрузка и удлинение при разрыве по утку, так как повышаются связь между волокнами и нитями и остаточная их работоспособность, изменяется действие масштабных факторов, уменьшается длина перекрытий, увеличивается число нитей в сечении ткани, выравниваются деформации и напряжения.

Раздвигаемость нитей в шве также определяется данными показателями строения нитей и тканей. Кроме того, раздвигаемость нитей зависит от коэффициента трения нитей и главным образом от общей связи между нитями и связи в направлении действующей силы. Следует отметить, что при соотношении плотности по утку и основе ниже 0,5 для любых переплетений раздвигаемость нитей самая высокая, хотя и самая высокая плотноемкость, таким образом, это нижний предел допустимого. Наиболее высокие значения достигаются при соотношениях плотностей, близких к единице и выше, однако верхний предел ограничен технологическими возможностями производства.

В результате проведенных исследований выявлено, что при увеличении коэффициента уплотненности переплетения раздвигаемость нитей в шве падает по закону степенной функции. Наиболее резкое снижение отмечено при коэффициенте уплотненности более 0,54. Таким образом, это нижний предел. Что касается величины крутки и линейной плотности кручения комбинированных нитей, то они обусловлены технологическими возможностями, технико-экономическими показателями, способностью к текстильной переработке, компактностью, обеспечением связанности и достаточной сцепляемости для достижения положительного технического результата.

Выполнение комплексных нитей и одиночной и/или крученой пряжи на основе ароматических гетероцепных полимеров - полигетероариленов: полиамидов и/или сополиамидов, и/или полиимидов, и/или полиоксадиазолов, и/или полибензимидазолов, и/или полиамидов с гетероциклами в цепи, и/или сополиамидов с гетероциклами в цепи, и/или гетероциклических полимеров лестничной структуры, и/или других видов волокнообразующих полимеров из класса полигетероариленов, или их смесей обеспечивает в первую очередь термостойкость, негорючесть, а также устранение специфического запаха, оказывающего сенсибилизирующее воздействие на работников швейного производства. Молекулярные цепи данных термостойких полимеров построены путем чередования жестких ароматических звеньев с гетероатомами (-O-, -CONH-, SO₂- и др.), а также гетероциклами типа бензимида, бензимидазола, 1,3,4-оксадиазола и др. Химическое строение таких полимеров обусловливает высокую жесткость или низкую степень свернутости молекулярных цепей, что в свою очередь проявляется в высокой прочности нитей и волокон. Однако только сочетание комплексной нити и пряжи в одной системе комбинированной нити устраняет недостатки обоих компонентов и выявляет наиболее ярко их положительные свойства, т.е. повышаются прочность, упругие свойства и сцепляемость, что в свою очередь обеспечивает получение положительного технического результата в ткани.

В ряде случаев в зависимости от степени воздействия, силы и жесткости экстремальных условий в наиболее легких условиях или, если ткань в дальнейшем используется под полимерное покрытие, а также с целью снижения себестоимости изделия ткань может дополнительно содержать по основе и/или по утку природные и/или искусственные, и/или синтетические нити из нетермостойких полимеров и/или комплексные нити из термостойких полимеров, или их сочетания, и/или нити, состоящие из смесок, содержащих природные, искусственные, синтетические волокна, термостойкие волокна, или их сочетания. Это, например, полиэфирные комплексные и/или текстурированные нити, комплексные нити: ацетохлорин, фторлон, полифен, GBM, Вниивлон, армос, терлон: аримид, фенилон, карбимид, лола, тулен, тогилен, хлопко-вискозная пряжа, лавсано-вискозная пряжа, лавсано-капроновая пряжа, хлопчатобумажная пряжа, шерстяная пряжа, терлоновая пряжа, аримидная пряжа, аримидно-терлоновая пряжа, аримидно-шерстяная пряжа, фенилоновая пряжа, фенилоно-терлоновая пряжа, фенилонотогилено-аримидная пряжа, шерсто-нитроновая пряжа, аримидно-карбимидная пряжа, аримидно-фенилоно-терлоно-шерстяная пряжа, тогиленовая пряжа, оксалоновая пряжа и др., не приводящие к значительному ухудшению основных защитных и эксплуатационных характеристик.

Далее представлены наиболее часто используемые примеры предлагаемой ткани (оптимальные варианты).

Пример 1. Экспериментальный образец ткани с поверхностной плотностью 220 г/м² с коэффициентом уплотненности переплетения 0,75, соотношением плотностей по утку и основе, равным 0,75, из высокопрочных крученых комбинированных нитей линейной плотности 51,3 текс с круткой 180 кр/м, состоящих из высокопрочных комплексных нитей армос и одиночной пряжи из волокна фенилон.

Пример 2. Экспериментальный образец аналогичен примеру 1, но комбинированные нити выполнены с круткой 200 кр/м из комплексных нитей аримид и одиночной пряжи из волокна тогилен.

Пример 3. Экспериментальный образец аналогичен примеру 1, но комбинированные нити выполнены с круткой 200 кр/м из комплексных нитей терлон и фенилон и одиночной пряжи из волокон тогилен и фенилон.

Пример 4. Экспериментальный образец аналогичен примеру 1, но комбинированные нити выполнены с круткой 200 кр/м из комплексных нитей СBM и одиночной пряжи из волокна фенилон.

Пример 5. Экспериментальный образец аналогичен примеру 1, но комбинированные нити выполнены с круткой 100 кр/м из комплексных нитей терлон и одиночной пряжи из волокна фенилон.

Пример 6. Экспериментальный образец аналогичен примеру 1, но поверхностная плотность 230 г/м², а соотношение плотностей по утку и основе составляет 0,79.

Пример 7. Экспериментальный образец ткани аналогичен примеру 4, но поверхностная плотность составляет 240 г/м², а соотношение плотностей по утку и основе составляет 0,83.

Пример 8. Экспериментальный образец ткани аналогичен примеру 5, но коэффициент уплотненности переплетения равен 1.

Пример 9. Экспериментальный образец ткани аналогичен примеру 1, но пряжа выполнена из волокна терлон.

Данные примеры наиболее близки по структуре с тканью - ближайшим аналогом, поэтому сравнение их свойств наиболее корректно и наиболее наглядно показывает преимущество предлагаемой ткани. В таблице представлены характеристики свойств данных примеров заявленной ткани и ткани - ближайшего аналога.

Результаты испытаний свидетельствуют, что прочность на разрыв и удлинение при разрыве по утку возросли соответственно в 1,6 раза и в 1,85 раза, поверхностная плотность и раздвигаемость в шве вдоль утка снизилась соответственно в 1,27 и в 1,7 раза. Кроме того, отсутствует сенсибилизирующее воздействие.

Таким образом, достигнут положительный технический результат - облегченная высокопрочная ткань пониженной горючести с минимальной раздвигаемостью нитей в шве, обладающая мягким туше и хорошим внешним видом, обеспечивающая высокие эксплуатационные и эргономические показатели спасательных и универсальных скафандров на их основе.

Формула изобретения

1. Высокопрочная ткань пониженной горючести, содержащая крученые комбинированные нити, состоящие из комплексных нитей и пряжи, отличающаяся тем, что выполнена с коэффициентом уплотненности переплетения 0,54 1,0, поверхностной плотности 60 450 г/м², с соотношением плотностей по утку и основе, равным 0,5 2, и содержит по основе и/или по утку кручения комбинированные нити номинальной линейной плотности 14,3 169,8 текс с круткой 20 450 кр/м, состоящие из комплексных нитей и одиночной и/или крученой пряжи на основе ароматических гетероцепных полимеров - полигетероариленов.

2. Ткань по п.1, отличающаяся тем, что дополнительно содержит по основе и/или по утку природные, и/или искусственные, и/или синтетические нити из нетермостойких полимеров, и/или комплексные нити, и/или пряжу из термостойких полимеров, или их сочетания, и/или нити, состоящие из смесок, содержащих природные, искусственные, синтетические волокна, термостойкие волокна или их сочетания.

РИСУНКИ

Рисунок 1