Нетканый волокнистый материал

 

Нетканый волокнистый материал используют в различных отраслях промышленности, в частности в качестве внутренних деталей обуви, фильтровального материала для воздушных фильтров и теплозвукоизоляционных материалов. Этот материал обладает повышенными эксплуатационными свойствами, наличием антисептических свойств, а также прост в изготовлении, выполнен из доступных материалов и обладает широким спектром применения. Нетканый материал состоит из искусственных и натуральных волокон. В качестве искусственных волокон используют полиэфирные, полиамидные и поливинилхлоридные волокна, а в качестве натуральных - сфагновый мох при следующем соотношении компонентов, мас.%: полиэфирное волокно 5,0 - 40,0; полиамидное волокно 5,0 - 30,0; поливинилхлоридное волокно 10,0 - 75,0; сфагновый мох - остальное. 3 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к производству нетканых волокнистых материалов, используемых в различных отраслях промышленности, в частности, в качестве внутренних деталей обуви, фильтровального материала для воздушных фильтров и теплозвукоизоляционных материалов.

Известен влагопоглощающий материал и вкладная стелька для обуви, содержащая этот материал. Вкладная стелька содержит скрепленные между собой верхний и нижний слои, выполненные из гидрофильного материала, а средний слой имеет сквозные сообщающиеся между собой полости, дополненные влагопоглощающим материалом - гранулированным высокопористым активным оксидом алюминия с введенными в его поры 8-12 мас.% хлорида кальция [1].

Данное изобретение обладает следующими недостатками - многокомпонентность влагопоглощающего материала, применение дорогостоящих неорганических материалов, сложная конструкция стелек, которые не обладают антисептическими свойствами.

Известен многослойный звукопоглощающий материал, содержащий основной слой из поливинилхлоридного волокна и дополнительный слой из трехслойного объемного материала из колламидных нитей или колламидных с полиэфирными нитями [2].

Материал обладает следующими недостатками, он не обладает антисептическими свойствами и не создает постоянную влажность в помещении из-за отсутствия натуральных волокон с большей влагоемкостью.

Известен фильтрующий материал торфа, в качестве которого используют - сфагновый торф [3].

Однако из-за отсутствия искусственных волокон данный фильтрующий материал обладает низкими физико-механическими характеристиками.

Известен способ изготовления фильтра формированием смеси, состоящей из трех видов водных суспензий - из сухого торфа, из влажного торфа, обработанного диспергатором и содержащего соли комплексообразующих металлов, из синтетических волокон, в частности полиамидов, поливинилхлоридов и полиакрилонитридов [4].

Известное изобретение обладает следующими недостатками - сложностью изготовления и ограниченной областью применения товарных фильтров, не обладающих антисептическим действием на фильтруемый воздух.

Известен нетканый теплозвукоизолирующий материал, содержащий смесь поливинилхлоридных усадочных волокон и синтетических трикотажных, суконных и камвольных волокон [5].

Недостатком материала является отсутствие антисептических свойств, позволяющих дополнительно улучшить комфортность и безопасность окружающего воздуха.

Наиболее близкими по технической сущности и достигаемому эффекту является нетканый волокнистый материал, состоящий из натуральных и синтетических волокон, в качестве натуральных волокон используют целлюлоидные карбонатные и другие волокна, а в качестве синтетических - вискозу, целлюлозоацетат, полипропилен и др. [6].

Данный материал не обладает антисептическими свойствами, и для его изготовления необходимо сложное технологическое оборудование.

В основу настоящего изобретения положена задача путем сочетания натуральных и искусственных волокон создать нетканый волокнистый материал, обладающий повышенными потребительскими и эксплуатационными свойствами, наличием антисептических свойств, а также должным быть простым в изготовлении и обладать широким спектром применения.

Поставленная задача решена путем создания нетканого волокнистого материала, состоящего из искусственных и натуральных волокон, причем в качестве искусственных волокон используют полиэфирные, полиамидные и поливинилхлоридные волокна, а в качестве натуральных - сфагновый мох при следующем содержании волокон в материале, мас.%: Полиэфирное волокно - 5,0 - 40,0 Полиамидное волокно - 5,0 - 30,0 Поливинилхлоридное волокно - 10,0 - 75,0 Сфагновый мох - Остальное В преимущественных вариантах нетканый волокнистый материал содержит шерстяное волокно при следующем содержании волокон в материале, мас.%: Полиэфирное волокно - 5,0 - 40,0 Полиамидное волокно - 5,0 - 30,0 Поливинилхлоридное волокно - 10,0 - 75,0 Шерстяное волокно - 1,0 - 20,0
Сфагновый мох - Остальное
Материал может быть выполнен многослойным из отдельных слоев волокон или их смеси, или однослойным из смеси волокон. Слои материала скреплены иглопрокалыванием.

Полиэфирное волокно используют по ТУ 6-13-05018335-31-93; полиамидное волокно - по ТУ 6-13-91-94; поливинилхлоридное - по ТУ 6-06-029-82; шерстяное волокно - по ОСТ 17-103-80.

Сфагновый мох является природным материалом, представляющим собой верхний слой разложившегося торфа типа магелланикум. Мох содержит бактерицидное фенолоподобное вещество - сфагнол, обладающее хорошими влаго- и газопоглотительными свойствами. Сухой мох может вобрать в себя воды в 15 - 20 раз больше, чем его собственный вес.

К основным эксплуатационным показателям нетканого волокнистого материала относятся: его трудногорючесть из-за применения трудногорючих искусственных волокон: регенирируемость; плотность материала позволяет подвергать его мокрой регенерации; максимальное влагопоглощение; бактерицидность вследствие содержания сфагнового мха; пористость; воздухопроницаемость.

Нетканый волокнистый материал получают следующим образом.

Искусственные или натуральные волокна предварительно подвергают резке на резательных машинах ротационного типа на длину 60 - 65 мм, затем смешивают. Если материал готовят из смеси волокон, то их смешивают в заявляемом соотношении. Проводят расплющивание на расплющивающей машине. Затем в зависимости от назначения материала из отдельных волокон или из смеси волокон формируют полотна заданной поверхностной плотности и требуемой толщины.

Далее, если материал готовят многослойным, то накладывают полотна из разных видов волокон друг на друга, или накладывают полотна из смеси волокон. Также материал готовят и однослойным из смеси волокон. Образовавшийся таким образом материал подают на иглопробивную машину для скрепления.

Плотность проколов 60 - 500 см^-2 при иглопробивании для стелек; 20 - 100 см^-2 при изготовлении звукоизоляционных материалов и 10 - 20 см^-2 - при изготовлении фильтров.

Можно предварительно каждое полотно скрепить иглопробиванием. Создать многослойный материал необходимой структуры и скрепить слои между собой иглопробиванием. Необходимую плотность материала достигают путем подбора соответствующего режима иглопробивания.

Для придания дополнительного уплотнения и упрочнения при необходимости можно провести термообработку материала. Полученный рулонный материал используют по назначению, для чего выкраивают изделия, используемые как стельки для обуви, как фильтры для очистки воздуха от пыли, паров и микробов, как теплоизоляционный материал.

Применение полученного нетканого волокнистого материала в качестве стелек для обуви позволяет за счет введения растительной добавки увеличить плотность материала с одновременным возрастанием его способности к влагопоглощению. Сочетание искусственных и натуральных волокон придает материалу наряду с теплоизоляционными свойствами, способность к поглощению, удерживанию и последующей отдаче влаги, а также оказывают терапевтический эффект, выражающийся в профилактике и лечении кожных заболеваний стоп, снижении подверженности простудным заболеваниям за счет использования антисептического и биостимулирующего сфагнового мха.

При использовании стелек из заявляемого материала ноги остаются долгое время сухими, поскольку влага, выделяемая телом человека и поступающая извне, полностью сорбируется и удерживается стелькой.

Сочетание искусственных и натуральных волокон обеспечивает необходимый уровень комфортности. Вкладная стелька после сушки не теряет своих свойств и используется в течение длительного времени.

Изготовленный материал применяют в фильтрах для очистки воздуха от атмосферной пыли, в частности, в системах кондиционирования воздуха и проточной вентиляции, например, в хирургии, электронной промышленности, в производстве кино- и фотоматериалов, а также в респираторах. Для этого из материала формируют фильтры различной формы, например в виде диска.

Наличие в материале бактерицидного компонента позволяет очищать проходящий через фильтр загрязненный воздух от микробов с одновременной его сушкой.

В зависимости от состава материала для фильтра и способа его изготовления меняются адсорбционные свойства фильтра.

При изготовлении многослойного фильтра первый слой делают более рыхлым, второй слой состоит из торфяного мха, а третий слой делают более прочным для предотвращения пропуска загрязняющих частиц.

Сочетая искусственные и натуральные волокна, можно получать фильтрующие материалы с широким пределом прочности и эксплуатационных свойств.

Новая совокупность заявленных существенных признаков позволяет получить новый технологический результат, а именно улучшить эксплуатационные свойства материала за счет чередования искусственных и натуральных волокон в заявляемом соотношении.

Анализ отобранных в процессе поиска известных решений показал, что в науке и технике нет объекта, аналогичного заявленной совокупности существенных признаков и обладающего высокими эксплуатационными свойствами при использовании в различных областях промышленности.

Для доказательства соответствия заявленного изобретения критерию "промышленная применимость" приводим конкретные примеры приготовления материала и определения их технико-эксплуатационных характеристик и антимикробных свойств.

Плотность, прочность на разрыв, относительное удлинение определяют по ГОСТ 314-72, водопоглощение - по ГОСТ 3816-81, антимикробные свойства - по бактериостатическому влиянию на выбранные тест-микроорганизмы.

Изготовленный материал можно использовать в машиностроении как теплоизоляционный материал для изготовления обивочного материала для сидений, в строительстве - для обивки стен и как подкладки для линолеума.

Акустические свойства материала определяются в основном его составом, плотностью и толщиной.

При обтекании воздухом волокон материала возникают вязкие силы трения, а также потери звука в местах сужения и изломов между волокнами, что придает материалу звукозащитные свойства.

Наличие бактерицидного компонента в материале позволяет эксплуатировать данный теплоизолирующий материал продолжительное время даже в тех помещениях и местах, где требуется создание антибактериальной среды.

Для определения качественного и количественного состава микроорганизмов, присутствующих в природном сфагнуме и в материале с его включением, был выполнен микробиологический посев вышеуказанных материалов на эффективные питательные среды:
- мясопептонный агар;
- среды Эндо;
- среды Чапека и Сабуро;
- крахмал-аммиачный агар.

В качестве микробных тест-объектов при определении санитарно-гигиенических свойств материалов были выбраны представители бактерий:
- Staphylococcus aureus;
- актиномицетов: Actinomyces albus;
- дрожжевых грибов рода Candida.

Для определения влияния изучаемого материала на выбранный тест-объект были использованы следующие методы:
- метод комочков;
- метод лунок;
- метод перпендикулярных штрихов.

Данные по подавлению роста тест-микроорганизмов в присутствии сфагнума (10%) и без его добавления (контрольный вариант), определенные через двое суток при t=30^o, представлены в таблице.

Приме 1 (заявляемое изобретение)
Берут 20 мас.% полиэфирных волокон, 30 мас.% поливинилхлоридных волокон, 10 мас.% полиэфирных волокон, 10% шерсти и 30 мас.% сфагнового мха с длиной волокон 50-65 мм и смешивают. Далее раскатывают на раскатывающей машине и формируют полотно толщиной 5 мм, скрепляют иглопробиванием с числом проколов 500 см^-2. Плотность материала 1750 г/м², прочность на разрыв - 23 кгс/см², относительное удлинение - 30%, влагопоглощение 6,4 г/г, антимикробные свойства - подавление роста культур:
- Stapnylococcus aureus - на 45%;
- Candida sp. - на 10%;
- Actinomyces sp. 38-71% при использовании различных методов испытаний.

Пример 2 (прототип)
Берут 50 мас.% целлюлозы, добавляют 50 мас.% вискозы, смешивают и изготавливают в форме листа. Плотность материала - 56 г/см², относительная прочность - 5,6 МПа/см², и относительное удлинение - 2,5%. Данный материал не обладает антисептическими свойствами.

Как видно из данных таблицы, предлагаемый материал является более плотным, более стойким на разрыв и обладает антисептическим действием.

Таким образом, предлагаемое изобретение обладает следующими технико-экономическими преимуществами:
- сочетание искусственных и натуральных волокон позволяет получить материал с более высокими эксплуатационными характеристиками;
- присутствие в материале сфагнового мха придает материалу антисептические свойства;
- материал является более качественным и долговечным за счет иглопробивания, т.е. обладает высокой плотностью;
- изготовление и иглопробивание фильтров с антимикробными свойствами является актуальным;
- использование материала для изготовления стелек для обуви с улучшенными эксплуатационными свойствами приводит к снижению уровня влажности в обуви, обладает антимикробным действием, сохраняет теплоизоляционные свойства обуви, что снижает вероятность простудных и грибковых заболеваний.

Формула изобретения

\ \ \ 1 1. Нетканый волокнистый материал, состоящий из искусственных и натуральных волокон, отличающийся тем, что в качестве искусственных волокон используют полиэфирные, полиамидные и поливинилхлоридные волокна, а в качестве натуральных - сфагновый мох при следующем содержании волокон в материале, мас.%: \\\3 Полиэфирное волокно \\\7 5 - 40 \\\3 Полиамидное волокно \\ \7 5 - 30 \\\3 Поливинилхлоридное волокно \\\7 10 - 75 \\\3 Сфагновый мох \\ \7 Остальное \\\2 2. Материал по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит шерстяное волокно при следующем содержании волокон в материале, мас. %: \\\3 Полиэфирное волокно \\\7 5 - 40 \\\3 Полиамидное волокно \\\7 5 - 30 \\\3 Поливинилхлоридное волокно \\\7 10 - 75 \\\3 Шерстяное волокно \\\ 7 1 - 20 \\\3 Сфагновый мох \\\7 Остальное \\\2 3. Материал по п.1 или пп.1 и 2, отличающийся тем, что материал выполнен многослойным из отдельных слоев волокон или их смеси, или однослойным из смеси волокон. \\\2 4. Материал по п.3, отличающийся тем, что слои материала скреплены иглопрокалыванием.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4