Нетканое полотно

Полезная модель относится к легкой промышленности, в частности, устройству нетканого полотна и его использования в обувном производстве для деталей обуви.

Целью предлагаемой полезной модели является придание нетканому полотну, используемому для изготовления деталей обуви, антисептических и антимикробных свойств, сохраняемых в течение всего срока эксплуатации обуви.

Полученное из такого волокна (композитного) полотно является высокоэффективным средством для профилактики заболеваний и борьбы против вирусов и инфекций. Например, таких как золотистый стафилококк, представляющий собой патогенные организмы и являющийся возбудителем многих заболеваний, разные виды грибков - заболеваний на поверхности кожи человека, и др. Применение данного полотна, например, при изготовлении деталей обуви, например, стелек, является более эффективным, чем применение других известных бактерицидных и антигрибковых материалов. Это возможно за счет того, что медь входит в состав карбоксильной группы молекулы самого волокна, а не присоединена механическим путем к последнему, как во многих других известных материалах. Это дает стабильный результат, не ухудшающийся со временем при эксплуатации и уходе за изделием, содержащим данный композит.

Область техники

Полезная модель относится к легкой промышленности, в частности, устройству нетканого полотна и его использования в обувном производстве для деталей обуви.

Уровень техники

Известно устройство - нетканый материал для обувной стельки (патент РФ 2220241), выполненный из волокон, скрепленных иглопрокалыванием. Волокнистая смесь включает 20-30 мас.% бикомпонентных полиэфирных волокон типа «ядро-оболочка», полимер «оболочки» которых имеет температуру плавления существенно более низкую, чем у полимера «ядра», 25-40 мас.% абсорбирующих волокон и 30-55 мас.% полипропиленовых или полиамидных волокон. Абсорбирующие волокна представляют собой льняные волокна или смесь 90% последних с 10% окрашенных вискозных волокон. Нетканый материал дополнительно скреплен подплавленным полимером «оболочки» полиэфирных бикомпонентных волокон. Поверхностная плотность материала находится в пределах 550-750 г/м². Конструкция данного нетканого материала позволяет достичь необходимых значений износостойкости, формоустойчивости и гигиеничности произведенных из него стелек для обуви в течение длительного периода времени эксплуатации обуви.

Недостатком известного технического решения является отсутствие антисептических и антимикробных свойств в используемом для изготовления деталей обуви нетканом полотне.

Целью предлагаемой полезной модели является создание конструкции нетканого полотна, для использования при изготовлении деталей обуви, придания ему антисептических и антимикробных свойств, сохраняемых в течение всего срока эксплуатации обуви.

Поставленная цель достигается за счет того, что нетканое полотно, содержит хемосорбционные ионообменные волокна, сплетенные между собой хаотичным образом с образованием слоя с двумя противоположными поверхностями и пустотами между указанными волокнами, причем по крайней мере часть хемосорбционных ионообменных волокон выполнена из акрилонитрила в Cu-форме.

Краткое описание чертежей

Полезная модель поясняется чертежом, где на фигуре схематически изображена структура нетканого полотна.

На чертеже обозначены: полотно, волокно, поверхность, пустоты.

Раскрытие полезной модели

Основным элементом устройства (полотна) являются - волокна, соединенные (объединенные) одним из возможных (известных) способов в волокнистый холст с целью последующего получения полотна, выполненного как нетканое.

Полотно представляет собой нетканый материал с необходимой плотностью, например, войлокоподобный материал, изготовленный, например, иглопробивным или термоскрепленным способами, из волокон, например, хемосорбционных ионообменных волокон. Данное полотно имеет высокую впитывающую способность. Полотно имеет две обращенные наружу поверхности. При этом поверхности выполнены ровными, например с помощью опаливания, т.е удаления (сжиганием) беспорядочно выступающих волокон с лицевой стороны полотна для придания ей более ровного вида..

Волокно представляет собой полимерное волокно, получаемое, например, на основе акрилонитрила как хемосорбционное ионообменное волокно. Волокно, выполненное как хемосорбционное ионообменное, обеспечивает такой процесс сорбции, при котором частицы поглощаемого вещества и поглотителя вступают в химические взаимодействия, образуют при этом химические соединения. Волокно может быть выполнено, например, в виде моноволокна (т.е. одиночного тонкого полимерного волокна большой длины) или штапельного волокна (т.е. коротких отрезков тонких полимерных волокон). Волокна могут быть выполнены, например, извивающимися, что обеспечивает хорошее сцепление между ними и высокую плотность заполнения волокнами внутреннего пространства полотна. Данное волокно обладает развитой удельной поверхностью, что обеспечивает высокие значения скорости сорбции и десорбции. Так использование в качестве волокна, например, хемосорбционного ионообменного, обеспечивает высокие показатели гигроскопичности, т.е. его влагоемкость по парам воды составляет 41% (при 100%-й относительной влажности среды), а максимальная влагоемкость равна 300% (т.е. равна трем собственным массам волокна). При нагреве (сушке) данное волокно легко отдает влагу в окружающую среду путем испарения. Для придания волокну бактерицидных и антигрибковых свойств оно модифицируется до получения структуры композита, при котором волокно обладает высокими гигроскопическими, бактерицидными и антигрибковыми свойствами.

Пустоты представляют собой незаполненное волокнами пространство внутри полотна. При этом, чем выше плотность заполнения волокнами внутреннего пространства полотна, тем меньше суммарный объем пустот в полотне.

Осуществление полезной модели

Полезная модель реализуется следующим образом.

В акрилонитрил добавляется метилметакрилат и итаконовая кислота. При этом в данной смеси акрилонитрил составляет 97 мас.%, а два последних компонента (метилметакрилат и итаконовая кислота) в сумме составляют 3 мас.%. Далее эта смесь должна быть полимеризирована с целью последующего получения из нее полиакрилонитрильного волокна (например, нитрона). Приготовление прядильного расплава начинается с перевода исходного полимера в вязкотекучее состояние (т.е. в расплавленный раствор полимера), для чего гранулы полимера поступают в экструдер, где осуществляется процесс их плавления. Затем расплавленный раствор полимера очищается от механических примесей и пузырьков воздуха и в него могут быть введены различные добавки для термо- или светостабилизации волокон и т.п. Подготовленный таким образом расплавленный раствор полимера подается на прядильную машину, где для формования волокон расплавленный раствор полимера продавливается через фильеры, образуя бесконечные нити-волокна. Фильера представляет собой металлическую пластину с отверстиями, изготовленную, например, из жаропрочной стали. Фильеры могут различаться количеством отверстий, их диаметром и формой. Диаметр отверстий в фильере может варьироваться, например, от 250 до 1200 мкм. Фильеры располагаются на специальной балке, при этом для более плотного расположения волокон в волокнистом холсте чаще всего используется несколько балок (например, две или три). Перед укладкой на транспортер волокна проходят стадию вытяжки, например, аэродинамическим или механическим способом. Наиболее широкое распространение получил аэродинамический способ вытяжки, состоящий в вытяжении волокон под действием высокоскоростного воздуха, поступающего из эжектора. В процессе вытяжения волокна охлаждаются, приобретая прочность. Выходящие из эжектора охлажденные волокна укладываются на движущуюся ленту транспортера. Равномерное и однородное распределение волокон в холсте осуществляется с помощью специальных устройств, расположенных в эжекторе. Изменением скорости движения транспортера обеспечиваются различная плотность материала и толщина волокнистого холста.

Далее свежесформованные волокна для придания им определенных свойств подвергаются отделке в составе холста, т.е. обработке различными химическими реагентами. Так полученное полиакрилонитрильное волокно обрабатывается (омыляется) щелочью NaOH (гидратом натрия) для получения хемосорбционного ионообменного волокна (например, типа ВИОН КН-1), содержащего слабокислотную карбоксильную группу COONa (в Na-форме).

Для придания хемосорбционному ионообменному волокну (в Na-форме), обладающему высокими гигроскопическими свойствами, также антисептических (бактерицидных) и антимикробных (в т.ч. и антигрибковых) свойств производится модификация данного волокна (т.е. получение композитного волокна) посредством прививания к нему слабокислотной карбоксильной группы в Cu-форме: ~2 (СН2-СН-COO2) Сu. Для этого хемосорбционное ионообменное волокно (например, ВИОН КН-1) в Na-форме обрабатывается раствором медного купороса CuSO₄. Так как в растворе медный купорос разлагается на двухвалентный катион Cu и двухвалентный анион SO₄ ; то Cu в волокне заменяет Na, а в водном растворе образуется соль Na₂SO₄:

Таким образом, за счет перевода акрилонитрила из Na-формы в Cu-форму (посредством прививания к нему слабокислотной карбоксильной группы в Cu-форме) происходит получение волокна, выполненного как композитное на основе хемосорбционного ионообменного. При этом максимально необходимое содержание меди в волокне составляет 11,5%, среднее - 5,7%, а минимальное - 2,8%.

Для получения полотна из сформированного волокнистого холста может быть использован один из способов скрепления волокон, например, иглопрокалывание, термоскрепление, химическая пропитка и др. Выбор способа скрепления волокон зависит от плотности материала полотна. Так для плотности материала полотна, например, более 150 г/м², наиболее распространенным способом скрепления волокон является иглопробивной способ скрепления. Формирование поверхностей полотна с целью придания ей необходимых характеристик, например, получения более ровной поверхности, может быть обеспечено опаливанием. Опаливание - это удаление (сжиганием) беспорядочно выступающих волокон с лицевой стороны полотна для придания ей более ровного вида.

Полученное из такого волокна (композитного) полотно по своей конструкции является высокоэффективным средством для профилактики заболеваний и борьбы против вирусов и инфекций. Например, таких как золотистый стафилококк, представляющий собой патогенные организмы и являющийся возбудителем многих заболеваний, разные виды грибков - заболеваний на поверхности кожи человека, и др. Применение данного полотна, например, при изготовлении деталей обуви, например, стелек, является более эффективным, чем применение других известных бактерицидных и антигрибковых материалов. Это возможно за счет того, что медь входит в состав карбоксильной группы молекулы самого волокна, а не присоединена механическим путем к последнему, как во многих других известных материалах. Это дает стабильный результат, не ухудшающийся со временем при эксплуатации и уходе за изделием, содержащим данный композит.

Результаты испытаний композита на бактерицидные и антигрибковые свойства показывают, что снижение микробной обсемененности тест-объектов, контаминированных S.aureus и E.coli, через четыре часа составляет 92,82-100,00%, а тест-объектов, контамированных T.gypseum, через сутки - 95%. Это соответствует установленным критериям (90%) эффективности антимикробного материала в отношении S.aureus, E.coli и T.gypseum.

Из такого полотна, например, путем вырубки, могут быть произведены стельки для обуви, которые обладают высокими гигроскопическими, антисептическими и антимикробными свойствами. В процессе эксплуатации обуви с такими стельками влага (в виде пота) и другие продукты метаболизма организма человека, выделяемые кожей человека при его высокой теплопродукции, проникают через поверхность стельки в ее пустоты. Попавшая в пустоты влага активно сорбируется волокнами (из состава полотна), обладающими высокой гигроскопичностью. При этом внутри обуви создается антисептическая среда, способствующая наличию комфортных условий личной гигиены в пределах уровня, допустимого для здоровья человека.

Техническим результатом применения полезной модели является придание материалу нетканого полотна для изготовления деталей обуви антисептических и антимикробных свойств, сохраняемых в течение длительного срока эксплуатации обуви. Полезная модель может найти применение, например, при изготовлении вкладных стелек для обуви.

Таким образом, применение устройства в виде изделий, изготовленных из него, позволяет получать стабильные эксплуатационные результаты, не ухудшающиеся со временем при эксплуатации изделий и уходе за ними.

Нетканое полотно, содержащее хемосорбционные ионообменные волокна, сплетенные между собой хаотичным образом с образованием слоя с двумя противоположными поверхностями и пустотами между указанными волокнами, причем, по крайней мере, часть хемосорбционных ионообменных волокон выполнена из акрилонитрила в Сu-форме.