RU2594455C1 - Nonwoven material - Google Patents
Nonwoven material Download PDFInfo
- Publication number
- RU2594455C1 RU2594455C1 RU2015120220/12A RU2015120220A RU2594455C1 RU 2594455 C1 RU2594455 C1 RU 2594455C1 RU 2015120220/12 A RU2015120220/12 A RU 2015120220/12A RU 2015120220 A RU2015120220 A RU 2015120220A RU 2594455 C1 RU2594455 C1 RU 2594455C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- outer layers
- layer
- nonwoven
- viscose
- woven
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Nonwoven Fabrics (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области углеродных нетканых материалов, в том числе для использования в качестве материала для изготовления газодиффузионных электродов электрохимических источников тока.The invention relates to the field of carbon non-woven materials, including for use as a material for the manufacture of gas diffusion electrodes of electrochemical current sources.
Из уровня техники известен материал, получаемый по способу изготовления нетканого иглопробивного материала, армированного сеткой, включающего образование первого и второго нетканых слоев, одинаковых по составу и свойствам, расположение сетки из стекловолокна с нитью 34 Текса, размером ячейки 12 мм в продольном направлении и 6 мм по утку между ними [Патент РФ 2360050 С2, D04H 1/54, B32B 7/08. Способ изготовления нетканого иглопробивного материала, армированного сеткой. 27.06.2009].The prior art material obtained by the method of manufacturing a nonwoven needle-punched material reinforced with a mesh, including the formation of the first and second nonwoven layers of the same composition and properties, the location of the mesh of fiberglass with a thread of 34 Tex, mesh size 12 mm in the longitudinal direction and 6 mm for a duck between them [RF Patent 2360050 C2,
Недостатком данного материала является то, что в качестве армирующего элемента выступает сетка из стекловолокна, что делает материал непригодным для переработки его в углеродный вследствие плавкости стеклянных волокон. Данный материал может служить основой для производства строительных, отделочных и других подобных материалов.The disadvantage of this material is that the fiberglass mesh acts as a reinforcing element, which makes the material unsuitable for processing it into carbon due to the fusibility of glass fibers. This material can serve as the basis for the production of construction, decoration and other similar materials.
Из уровня техники известен углеродный нетканый материал и способ его производства. Нетканый материал из штапелированных углеродных волокон получен путем смешения углеродных волокон с плавкими волокнами из смол с последующим прессованием массы и карбонизацией. Соотношение углеродные волокна/плавкие волокна - 90/10-20/80, что обеспечивает легкость получаемого углеродного материала [Патент JP 2008081872 A, D01F 9/21; D04H 1/42; D04H 1/60. Углеродный нетканый материал и способ его производства. 10.10.2000].The prior art carbon non-woven material and method for its production. Non-woven material made of stapled carbon fibers is obtained by mixing carbon fibers with fusible fibers from resins, followed by compression of the mass and carbonization. The ratio of carbon fibers / fusible fibers is 90 / 10-20 / 80, which ensures the ease of the obtained carbon material [Patent JP 2008081872 A,
Недостатком данного углеродного нетканого материала является использование плавких волокон из смол, что в результате дает непористый материал, который не может быть использован в качестве газодиффузионного электрода электрохимических источников тока.The disadvantage of this carbon non-woven material is the use of fusible resins, which results in a non-porous material that cannot be used as a gas diffusion electrode of electrochemical current sources.
Из уровня техники известны нетканые волокнистые материалы и электроды из них. Данные нетканые волокнистые материалы могут быть использованы в различных электрохимических устройствах, водородных накопителях, каталитических подложках [Патент РФ 2429317 С2, D04H 3/00, D01F 9/12, C25B 11/12, H01M 4/02, H01G 9/04, B32B 9/00. Нетканые волокнистые материалы и электроды из них. 20.09.2011].Non-woven fibrous materials and their electrodes are known in the art. These nonwoven fibrous materials can be used in various electrochemical devices, hydrogen storage rings, catalytic substrates [RF Patent 2429317 C2,
Недостатком данных нетканых волокнистых материалов является то, что они состоят из фрагментов активированного углеродного волокна, которое является хрупким и подвергается разрушению в процессе работы материала.The disadvantage of these nonwoven fibrous materials is that they consist of fragments of activated carbon fiber, which is brittle and is subject to destruction during operation of the material.
Из уровня техники известен материал, получаемый по способу армирования нетканого материала, бумаги, картона и устройство для его осуществления, в котором в качестве армирующего материала используют ровницу, нити, ткани разреженных структур [Патент РФ 2087609 С1, D21F 1/00; D21H 27/34. Способ армирования нетканого материала, бумаги, картона и устройство для его осуществления. 20.08.1998]. Изобретение относится к текстильной промышленности, к производству нетканых материалов и может быть использовано в целлюлозно-бумажной промышленности при производстве армированной бумаги, картона и других материалов из волокнистого сырья.The prior art material obtained by the method of reinforcing non-woven material, paper, cardboard and a device for its implementation, in which the reinforcing material is used roving, yarn, fabric sparse structures [RF Patent 2087609 C1,
Наиболее близким к заявленному является нетканый материал [Патент РФ 2208074 C1, D04H 1/46, B32B 5/22. Нетканый материал. 10.07.2003], состоящий из двух нетканых наружных слоев и внутреннего каркасного слоя, включающих однородные волокна, причем слои соединены между собой иглопрокалыванием (число проколов составляет 120-500 на 1 см2). В качестве каркасного слоя используют непрерывные вискозные нити с линейной плотностью 192 или 380 Текс, с прочностью 600-800 сН/Текс, уложенные параллельно друг другу вдоль нетканых наружных слоев из вискозных штапелированных волокон с длиной штапелирования не менее 18 мм, причем соотношение поверхностных нетканых наружных слоев и внутреннего каркасного слоя составляет (15,5-47,0):(1-4):(15,5-47,0). Поверхностная плотность нетканого материала составляет 280-852 г/м2. Получают нетканый материал путем совмещения и скрепления наружных и каркасного слоев. Наружные слои и основа каркасного слоя нарабатываются предварительно. Массу штапелированных волокон предварительно разрыхляют, затем подают на чесальную машину. Из прочеса формируют холст с поверхностной плотностью 160-480 г/м2. Далее готовый волокнистый холст подают на иглопробивной стенд, где подвергают одностороннему иглопрокалыванию (иглы расположены в шахматном порядке вертикально относительно холста, глубина прокалывания 10-20 мм). Число проколов составляет 60-250 на 1 см2 (60×104-250×104 на 1 м2). Основу каркасного слоя получают путем параллельного наматывания нитей с линейной плотностью 192 или 380 Текс на бобину с целью получения ровницы. Используемые непрерывные нити, способные выдерживать разрывные нагрузки 600-800 сН/текс, выполняют, с одной стороны, роль нитей-транспортеров, а с другой стороны, являются конструкционным элементом нетканого материала, который обеспечивает при иглопрокалывании прочное зацепление фракций длинных штапелированных волокон наружных слоев с непрерывными нитями каркасного слоя. Наружные слои нетканого материала и нити каркасного слоя, намотанные на бобины, одновременно подают на агрегат ИМ-1800М-А, при этом нити каркасного слоя параллельно друг другу укладываются между наружными слоями нетканого материала. На агрегате ИМ-1800М-А происходит скрепление всех слоев путем иглопрокалывания (иглы расположены в шахматном порядке вертикально относительно холста, глубина прокалывания 5-10 мм). Число проколов составляет 60-250 на 1 см2 (60×104-250×104 на 1 м2), таким образом, общее число проколов в нетканом материале составляет 120-500 на 1 см2 (120×104-500×104 на 1 м2). Для получения углеродных материалов (графитированных) нетканый материал подают на термообработку в диапазоне температур от 600 до 2500°C. При температурном режиме 650°C с постепенным подъемом температуры со скоростью 10°C/мин получают карбонизованный нетканый материал, после чего подвергают температурной обработке при 1500-2500°С, при этом получают нетканый углеродный графитированный материал со следующими свойствами: прочность 240 Н, поверхностная плотность 271 г/м, электросопротивление 1 Ом, воздухопроницаемость 85,0 дм3/м2·с.Closest to the claimed is non-woven material [RF Patent 2208074 C1,
Недостатком данного нетканого материала является однонаправленное армирование наружных слоев, что приводит к неравномерности прочностных характеристик в поперечном направлении, и достаточно высокое электросопротивление - 1 Ом, получаемого графитированного материала из него. Данный материал по совокупности своих свойств может использоваться в качестве теплоизоляционных, электропроводных и фильтрующих материалов.The disadvantage of this nonwoven material is the unidirectional reinforcement of the outer layers, which leads to uneven strength characteristics in the transverse direction, and a sufficiently high electrical resistance of 1 ohm, obtained graphite material from it. This material in combination of its properties can be used as heat-insulating, electrically conductive and filtering materials.
Техническим результатом заявленного изобретения является устранение указанных недостатков, а именно повышение прочности по всему объему материала за счет армирования наружных слоев нетканых материалов из штапелированных волокон разреженной тканью, образованной полотняным переплетением вискозных нитей, при одновременном снижении электросопротивления получаемых графитированных нетканых материалов и сохранении воздухопроницаемости путем формирования каналов сложной изогнутой формы, которые в совокупности со сквозными каналами образуют пористую структуру с возможностью регулирования воздухопроницаемости и более стабильный подвод газов в зону реакции при работе газодиффузионных электродов электрохимических источников тока.The technical result of the claimed invention is to eliminate these drawbacks, namely increasing the strength over the entire volume of the material by reinforcing the outer layers of nonwoven materials from stapled fibers with a sparse fabric formed by plain weave of viscose yarns, while reducing the electrical resistance of the obtained graphitized nonwoven materials and maintaining air permeability by forming channels complex curved shapes, which in conjunction with through channels about they form a porous structure with the ability to control air permeability and a more stable supply of gases to the reaction zone during the operation of gas diffusion electrodes of electrochemical current sources.
Указанный технический результат достигается тем, что в нетканом материале, состоящем из двух нетканых наружных слоев и внутреннего каркасного слоя, включающих однородные вискозные волокна, причем слои соединены между собой иглопрокалыванием, внутренний каркасный слой выполнен из разреженной ткани с поверхностной плотностью 40-96 г/м2, образованной полотняным переплетением вискозных нитей под углом в 90 градусов с линейной плотностью нитей 13-52 Текс с размером ячейки от 1×1 до 4×4 мм, и уложен между неткаными наружными слоями из вискозных волокон с длиной штапелирования не менее 51 мм с поверхностной плотностью одного слоя 58-120 г/м2 и числом проколов 18-30 на 1 см2 и поверхностной плотностью 36-96 г/м2 и числом проколов 24-48 на 1 см2 для другого слоя, смещенными относительно друг друга на 1,5-2 мм.The specified technical result is achieved in that in a nonwoven material consisting of two nonwoven outer layers and an inner frame layer including homogeneous viscose fibers, the layers being connected by needle piercing, the inner frame layer is made of rarefied fabric with a surface density of 40-96 g / m 2 , formed by plain weaving of viscose yarns at an angle of 90 degrees with a linear density of yarns 13-52 Tex with a mesh size of 1 × 1 to 4 × 4 mm, and laid between the nonwoven outer layers of viscose fibers windows with a stapling length of at least 51 mm with a surface density of one layer of 58-120 g / m 2 and a number of punctures of 18-30 per 1 cm 2 and a surface density of 36-96 g / m 2 and a number of punctures of 24-48 per 1 cm 2 for another layer, offset from each other by 1.5-2 mm.
Существенными отличиями заявляемого нетканого материала являются то, что внутренний каркасный слой выполнен из разреженной ткани с поверхностной плотностью 40-96 г/м2, образованной полотняным переплетением вискозных нитей под углом в 90 градусов с линейной плотностью нитей 13-52 Текс с размером ячейки от 1×1 до 4×4 мм, и уложен между неткаными наружными слоями из вискозных волокон с длиной штапелирования не менее 51 мм с поверхностной плотностью одного слоя 58-120 г/м2 и числом проколов 18-30 на 1 см2 и поверхностной плотностью 36-96 г/м2 и числом проколов 24-48 на 1 см2 для другого слоя, смещенными относительно друг друга на 1,5-2 мм, что обеспечивает повышение прочности по всему объему материала за счет армирования наружных слоев нетканых материалов из штапелированных волокон разреженной тканью, образованной полотняным переплетением вискозных нитей, при одновременном снижении электросопротивления получаемых графитированных нетканых материалов и сохранении воздухопроницаемости путем формирования каналов сложной изогнутой формы, которые в совокупности со сквозными каналами образуют пористую структуру с возможностью регулирования воздухопроницаемости и более стабильный подвод газов в зону реакции при работе газодиффузионных электродов электрохимических источников тока. Известно использование тканей разреженных структур для армирования нетканых материалов для упрочнения [Патент РФ 2087609 C1, D21F 1/00; D21H 27/34. Способ армирования нетканого материала, бумаги, картона и устройство для его осуществления. 20.08.1998], также известно использование одинаковых нетканых наружных слоев, между которыми помещена сетка из стекловолокна [Патент РФ 2360050 С2, D04H 1/54, B32B 7/08. Способ изготовления нетканого иглопробивного материала, армированного сеткой. 27.06.2009], однако совокупность признаков не совпадает по сходным признакам, материалу и достигаемой цели. Заявленной совокупности признаков с получением указанных выше результатов в известном уровне техники не обнаружено, поэтому созданный материал обладает существенными отличиями.Significant differences of the claimed non-woven material are that the inner frame layer is made of rarefied fabric with a surface density of 40-96 g / m 2 formed by plain weaving of viscose yarns at an angle of 90 degrees with a linear density of yarns 13-52 Tex with a mesh size of 1 × 1 to 4 × 4 mm, and laid between non-woven outer layers of viscose fibers with a staple length of at least 51 mm with a surface density of one layer 58-120 g / m 2 and the number of punctures 18-30 per 1 cm 2 and surface density 36 -96 g / m 2 and the number of puncture in 24-48 per 1 cm 2 for the other layer, offset from each other on 1.5-2 mm, which provides increased strength over the entire volume of the material due to the reinforcing outer nonwoven layers of chopped fibers sparse cloth, plain weave formed by viscose yarns , while reducing the electrical resistance of the obtained graphitized nonwoven materials and maintaining air permeability by forming channels of complex curved shape, which together with the through channels form Risto structure with adjustably breathability and more stable supply of gas to the reaction zone with the gas diffusion electrodes of electrochemical power sources. It is known to use fabrics of rarefied structures for reinforcing nonwoven materials for hardening [RF Patent 2087609 C1,
Для лучшего понимания изобретения представлена схема нетканого материала на фиг. 1 и 2, готовый нетканый материал представлен на фиг.3, на фиг. 4 представлена смоделированная схема электрохимического источника тока с использованием газодиффузионного электрода, полученного по заявляемому способу.For a better understanding of the invention, a diagram of the nonwoven fabric of FIG. 1 and 2, the finished nonwoven fabric is shown in FIG. 3, FIG. 4 presents a simulated diagram of an electrochemical current source using a gas diffusion electrode obtained by the present method.
Нетканый материал (фиг. 3, поз. 8) состоит из двух нетканых наружных слоев (фиг. 1, 2, 3, поз. 1, 2) из вискозных штапелированных волокон с длиной штапелирования не менее 51 мм с поверхностной плотностью одного слоя 58-120 г/м и числом проколов (фиг. 1, 2, поз. 5) 18-30 на 1 см2 и поверхностной плотностью 36-96 г/м и числом проколов (фиг. 1, поз. 6) 24-48 на 1 см2 для другого слоя и смещением относительно друг друга на 1,5-2 мм, причем слои соединены между собой иглопрокалыванием, образуя сквозные каналы (фиг. 1, 3, поз.4), и внутреннего каркасного слоя (фиг. 1, 2, 3, поз. 3), представляющего собой разреженную ткань, образованную полотняным переплетением вискозных нитей под углом в 90 градусов с линейной плотностью 13-52 Текс с размером ячейки от 1×1 до 4×4 мм. Каналы одного слоя и другого слоя и сквозные каналы, образованные иглопрокалыванием для соединения двух слоев, а также смещение слоев на 1,5-2 мм образуют каналы сложной изогнутой формы (фиг. 1, поз. 7).Non-woven material (Fig. 3, pos. 8) consists of two non-woven outer layers (Figs. 1, 2, 3, pos. 1, 2) of viscose stapled fibers with a staple length of at least 51 mm and a surface density of one layer 58- 120 g / m and the number of punctures (Fig. 1, 2, pos. 5) 18-30 per 1 cm 2 and a surface density of 36-96 g / m and the number of punctures (Fig. 1, pos. 6) 24-48 per 1 cm 2 for another layer and offset relative to each other by 1.5-2 mm, and the layers are interconnected by needle-piercing, forming through channels (Fig. 1, 3, item 4), and the inner frame layer (Fig. 1, 2, 3, item 3), represent it is rarefied fabric formed by plain weave rayon filaments at an angle of 90 degrees with a fineness of 13-52 tex with a mesh size of 1 × 1 to 4 × 4 mm. The channels of one layer and the other layer and the through channels formed by needle-piercing to connect the two layers, as well as the displacement of the layers by 1.5-2 mm, form channels of complex curved shape (Fig. 1, item 7).
В качестве наружных слоев используют волокнистые холсты из вискозных штапелированных волокон со следующим метрическим составом, определенным экспериментально:As the outer layers using fibrous canvas from viscose stapled fibers with the following metric composition, experimentally determined:
длиной 51-73 мм - 24%;51-73 mm long - 24%;
длиной 74-95 мм - не менее 46%;length 74-95 mm - not less than 46%;
длиной 96-120 мм - не менее 30%.96-120 mm long - at least 30%.
Массу штапелированных вискозных волокон известными способами предварительно разрыхляют и подают на чесальную машину, где из прочеса формируют холст. При этом волокна длиной 51-95 мм обеспечивают равномерность объемной плотности за счет равномерного распределения в прочесе. Волокна длиной 96-120 мм, пронизывая всю массу получаемого прочеса и в дальнейшем нетканого материала, позволяют уже на стадии получения прочеса объединить все волокна каждого слоя в единую массу холста. Характеристики наружных исходных слоев после иглопрокалывания приведены в таблице 1.The mass of stapled viscose fibers by known methods is preliminarily loosened and fed to a carding machine, where a canvas is formed from the comb. At the same time, fibers 51-95 mm long provide uniform bulk density due to uniform distribution in the weave. Fibers 96-120 mm long, penetrating the entire mass of the obtained webs and subsequently non-woven material, allow us to combine all the fibers of each layer into a single mass of canvas already at the stage of obtaining webs. The characteristics of the outer initial layers after needle piercing are shown in table 1.
Один волокнистый холст подвергают одностороннему иглопрокалыванию (иглы расположены в шахматном порядке вертикально относительно холста, глубина прокалывания 3-4 мм) с образованием первого слоя материала (фиг. 1, 2, 3, поз. 1). Число проколов (фиг. 1, 2, 3, поз. 5) первого слоя составляет от 6 до 18 на 1 см2, при этом объемная плотность получаемого слоя нетканого материала составляет 18-32 кг/м3. Одновременно готовят другой слой заявляемого нетканого материала. Для этого другой волокнистый холст подвергают одностороннему иглопрокалыванию (иглы расположены в шахматном порядке вертикально относительно холста, глубина прокалывания 3-4 мм) с образованием другого слоя нетканого материала (фиг. 1, 2, 3, поз. 2). Число проколов (фиг. 1, 2, поз. 6) другого слоя составляет от 12 до 36 на 1 см2, при этом объемная плотность получаемого нетканого слоя составляет 20-38 кг/м3. Соотношение числа проколов наружных слоев материала равно 1:2.One fibrous canvas is subjected to unilateral needle piercing (the needles are staggered vertically relative to the canvas, the piercing depth is 3-4 mm) with the formation of the first layer of material (Fig. 1, 2, 3, item 1). The number of punctures (Fig. 1, 2, 3, item 5) of the first layer is from 6 to 18 per 1 cm 2 , while the bulk density of the resulting nonwoven layer is 18-32 kg / m 3 . At the same time, another layer of the inventive nonwoven fabric is prepared. To do this, another fibrous canvas is subjected to unilateral needle piercing (the needles are staggered vertically relative to the canvas, the piercing depth is 3-4 mm) with the formation of another layer of non-woven material (Fig. 1, 2, 3, item 2). The number of punctures (Fig. 1, 2, item 6) of another layer is from 12 to 36 per 1 cm 2 , while the bulk density of the resulting non-woven layer is 20-38 kg / m 3 . The ratio of the number of punctures of the outer layers of the material is 1: 2.
В качестве каркасного слоя (фиг. 1, 2, 3, поз. 3) используют разреженную ткань, образованную полотняным переплетением вискозных нитей под углом в 90 градусов с линейной плотностью 13-52 Текс с размером ячейки от 1×1 до 4×4 мм. Характеристики исходного каркасного слоя приведены в табл. 2.As a skeleton layer (Fig. 1, 2, 3, item 3), a sparse fabric formed by plain weaving of viscose yarns at an angle of 90 degrees with a linear density of 13-52 Tex with a cell size of 1 × 1 to 4 × 4 mm is used . The characteristics of the initial frame layer are given in table. 2.
Используемая разреженная ткань, образованная полотняным переплетением вискозных нитей, способная выдерживать разрывные нагрузки 60-150 сН/Текс, выполняет, с одной стороны, роль транспортера, позволяющего протягивать без потери сплошности нетканые материалы через все технологические стадии, начиная с получения армированных нетканых материалов, до стадии получения готового углеродного продукта. С другой стороны, разреженная ткань является таким конструкционным элементом нетканого материала, который обеспечивает при иглопрокалывании (фиг. 1, 3, поз. 4) всех слоев образование сквозных каналов (фиг. 1, 3, поз. 4) и прочное зацепление фракций длинных штапелированных волокон наружных слоев с каркасным слоем, благодаря чему получаемые армированные нетканые материалы обладают достаточной прочностью для получения углеродных нетканых материалов.The used sparse fabric formed by plain weaving of viscose yarns, capable of withstanding breaking loads of 60-150 cN / Tex, performs, on the one hand, the role of a conveyor that allows stretching non-woven materials without loss of continuity through all technological stages, starting from the production of reinforced non-woven materials, to stage of the finished carbon product. On the other hand, a sparse fabric is such a structural element of non-woven material that provides, when needle-piercing (Fig. 1, 3, item 4) of all layers, the formation of through channels (Fig. 1, 3, item 4) and strong engagement of fractions of long stapled fibers of the outer layers with a frame layer, so that the resulting reinforced non-woven materials have sufficient strength to produce carbon non-woven materials.
Скрепление наружных нетканых слоев и внутреннего каркасного слоя осуществляется следующим образом. Для этого наружные слои нетканого материала и каркасный слой, намотанные на бобины, одновременно подают на иглопробивной агрегат с одинаковой скоростью, при этом наружные слои смещают относительно друг друга на 1,5-2 мм (фиг. 1). На иглопробивном агрегате происходит скрепление всех слоев путем иглопрокалывания (фиг. 1, 3, поз. 4) (иглы расположены в шахматном порядке вертикально относительно холста, глубина прокалывания 3-4 мм), образуя вертикальные сквозные каналы (фиг. 1, 3, поз. 4), а смещение наружных слоев приводит к образованию каналов сложной изогнутой формы (фиг. 1, поз. 7). Таким образом, общее число проколов в заявляемом нетканом материале (фиг. 3, поз. 8) составляет от 18 до 48 на 1 см2, свойства нетканых материалов приведены в таблице 3.Bonding of the outer nonwoven layers and the inner frame layer is as follows. For this, the outer layers of non-woven material and the carcass layer wound on bobbins are simultaneously fed to the needle-punched unit at the same speed, while the outer layers are displaced relative to each other by 1.5-2 mm (Fig. 1). On the needle-punching unit, all layers are fastened together by needle-piercing (Fig. 1, 3, item 4) (the needles are staggered vertically relative to the canvas, the piercing depth is 3-4 mm), forming vertical through channels (Fig. 1, 3, item . 4), and the displacement of the outer layers leads to the formation of channels of complex curved shape (Fig. 1, item 7). Thus, the total number of punctures in the inventive nonwoven material (Fig. 3, item 8) is from 18 to 48 per 1 cm 2 , the properties of nonwoven materials are shown in table 3.
Все испытания проводились:All tests were carried out:
- Определение прочности по ГОСТ 15902.3-79.- Determination of strength according to GOST 15902.3-79.
- Определение электросопротивления по ГОСТ 11529 - 86.4.2.- Determination of electrical resistance according to GOST 11529 - 86.4.2.
- Определение воздухопроницаемости по ГОСТ 12088-77.- Determination of air permeability according to GOST 12088-77.
Результатом заявленного изобретения является устранение указанных недостатков прототипа, а именно повышение прочности по всему объему материала за счет армирования наружных слоев нетканых материалов из штапелированных волокон разреженной тканью, образованной полотняным переплетением вискозных нитей, при одновременном снижении электросопротивления получаемых графитированных нетканых материалов и сохранении воздухопроницаемости путем формирования каналов сложной изогнутой формы, которые в совокупности со сквозными каналами образуют пористую структуру с возможностью регулирования воздухопроницаемости и более стабильный подвод газов в зону реакции при работе газодиффузионных электродов электрохимических источников тока.The result of the claimed invention is the elimination of these disadvantages of the prototype, namely the increase in strength throughout the volume of the material due to the reinforcement of the outer layers of nonwoven materials from stapled fibers with a sparse fabric formed by plain weave of viscose yarns, while reducing the electrical resistance of the obtained graphitized nonwoven materials and maintaining air permeability by forming channels complex curved shapes, which in combination with through channels They indicate a porous structure with the ability to control air permeability and a more stable supply of gases to the reaction zone during the operation of gas diffusion electrodes of electrochemical current sources.
Пример 1. По технологии, указанной выше, получают нетканый материал с поверхностной плотностью 148 г/м2, объемной плотностью 90 кг/м3, прочностью 320 Н/5 см, воздухопроницаемостью 100 дм3/м2×с и толщиной 1,8 мм (см. таблицу 3).Example 1. According to the technology indicated above, a nonwoven material with a surface density of 148 g / m 2 , bulk density of 90 kg / m 3 , strength of 320 N / 5 cm, air permeability of 100 dm 3 / m 2 × s and a thickness of 1.8 is obtained mm (see table 3).
Остальные материалы (примеры 2-37) были получены по вышеизложенной технологии, изменения связаны с видами наружных и каркасного слоев.The remaining materials (examples 2-37) were obtained according to the above technology, changes are associated with the types of the outer and frame layers.
Из нетканого материала из примера 1 получают графитированный нетканый материал по технологии, описанной в прототипе. Каркасный слой из разреженной ткани, образованной полотняным переплетением вискозных нитей, обеспечивает повышение прочности по всему объему материала за счет армирования наружных слоев нетканых материалов из штапелированных волокон при одновременном снижении электросопротивления получаемых нетканых графитированных материалов и сохранении воздухопроницаемости путем формирования каналов сложной изогнутой формы, которые в совокупности со сквозными каналами образуют пористую структуру с возможностью регулирования воздухопроницаемости и более стабильный подвод газов в зону реакции при работе газодиффузионных электродов электрохимических источников тока. На фиг. 4 представлена схема смоделированной ячейки электрохимического источника тока, на которой показан процесс работы и получены характеристики работы газодиффузионного электрода (фиг. 4, поз. 9), изготовленного из графитированного нетканого материала по известной технологии. При изготовлении из нетканого материала газодиффузионных электродов сложная система сквозных (фиг. 4, поз. 4) и изогнутых каналов, образованных сочетанием каналов (фиг. 4, поз. 5, 6) наружных слоев (см. фиг. 4, поз. 1, 2) сохраняется (фиг. 4, поз. 7) и обеспечивает более полное прохождение реакции за счет увеличения времени нахождения газов в зоне реакции, что приводит к большей полноте проходящей реакции 2H++1/2O2+2е-=H2O, что обеспечивает большую силу тока, вырабатываемого химическим источником тока. Наличие прочного каркасного слоя, получаемого при термообработке разреженной ткани из вискозы (см. фиг. 4, поз. 3), обеспечивает легкость удаления продукта реакции - H2O за счет каналов сложной изогнутой формы. Характеристики работы газодиффузионного электрода, полученного из заявленного нетканого материала: толщина 0,25 мм, поверхностная плотность 156 г/м2, удельное сопротивление 0,03 Ом·см, предельная плотность тока 1750 мА/см.From the nonwoven material from example 1 receive graphitized nonwoven material according to the technology described in the prototype. The frame layer of sparse fabric formed by plain weaving of viscose yarns provides increased strength throughout the volume of the material by reinforcing the outer layers of nonwoven materials from stapled fibers while reducing the electrical resistance of the resulting nonwoven graphitized materials and maintaining air permeability by forming channels of complex curved shape, which together with through channels form a porous structure with the ability to control air permeability emosti and more stable supply of gas to the reaction zone with the gas diffusion electrodes of electrochemical power sources. In FIG. 4 is a diagram of a simulated cell of an electrochemical current source, which shows the operation process and obtained the characteristics of the gas diffusion electrode (Fig. 4, item 9), made of graphite non-woven material according to known technology. In the manufacture of gas diffusion electrodes from a nonwoven material, a complex system of through (Fig. 4, pos. 4) and curved channels formed by a combination of channels (Fig. 4, pos. 5, 6) of the outer layers (see Fig. 4, pos. 1, 2) it is preserved (Fig. 4, item 7) and provides a more complete reaction through an increase in the residence time of gases in the reaction zone, which leads to a greater completeness of the reaction 2H + + 1 / 2O 2 + 2e - = H 2 O, which provides a large current generated by a chemical current source. The presence of a strong skeleton layer obtained by heat treatment of rarefied fabric from viscose (see Fig. 4, item 3), provides ease of removal of the reaction product - H 2 O due to channels of complex curved shape. The characteristics of the gas diffusion electrode obtained from the claimed nonwoven material: thickness 0.25 mm, surface density 156 g / m 2 , specific resistance 0.03 Ohm · cm, limiting current density 1750 mA / cm.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015120220/12A RU2594455C1 (en) | 2015-05-28 | 2015-05-28 | Nonwoven material |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015120220/12A RU2594455C1 (en) | 2015-05-28 | 2015-05-28 | Nonwoven material |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2594455C1 true RU2594455C1 (en) | 2016-08-20 |
Family
ID=56697130
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015120220/12A RU2594455C1 (en) | 2015-05-28 | 2015-05-28 | Nonwoven material |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2594455C1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0572891A1 (en) * | 1992-05-30 | 1993-12-08 | Hoechst Aktiengesellschaft | Non-woven sheet and saim |
RU2213820C1 (en) * | 2002-08-02 | 2003-10-10 | Санкт-Петербургский государственный университет технологии и дизайна | Method of producing nonwoven carbon material |
US20050227565A1 (en) * | 2004-03-30 | 2005-10-13 | O.R.V. Ovattificio Resinatura Valpadana S.P.A. | Non-woven fabric reinforced stratiform product and production method therefor |
RU2357028C2 (en) * | 2007-07-16 | 2009-05-27 | Александр Николаевич Белявцев | Nonwoven needled material |
-
2015
- 2015-05-28 RU RU2015120220/12A patent/RU2594455C1/en active IP Right Revival
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0572891A1 (en) * | 1992-05-30 | 1993-12-08 | Hoechst Aktiengesellschaft | Non-woven sheet and saim |
RU2213820C1 (en) * | 2002-08-02 | 2003-10-10 | Санкт-Петербургский государственный университет технологии и дизайна | Method of producing nonwoven carbon material |
US20050227565A1 (en) * | 2004-03-30 | 2005-10-13 | O.R.V. Ovattificio Resinatura Valpadana S.P.A. | Non-woven fabric reinforced stratiform product and production method therefor |
RU2357028C2 (en) * | 2007-07-16 | 2009-05-27 | Александр Николаевич Белявцев | Nonwoven needled material |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
TWI598484B (en) | Carbon fiber non-woven fabric and gas diffusion electrode of polymer electrolyte fuel cell using the same, polymer electrolyte fuel cell, fabrication method of carbon fiber non-woven fabric, and composite sheet | |
JP5475803B2 (en) | PTFE fabric article and production method thereof | |
CN104711775B (en) | A kind of continuous decentralized filament fiber Nomex and preparation method thereof | |
CN110747578B (en) | High-density carbon fiber needled felt and preparation method thereof | |
US9707724B2 (en) | Methods and apparatus associated with narrow tows fabricated from large-tow preforms | |
CN201144329Y (en) | Fiberglass continuous needle-punched composite felt | |
TW201326274A (en) | Fiber reinforced composite material and method for producing fiber reinforced composite material | |
RU2365687C1 (en) | Needle-punched fabric and method of its production | |
RU2345183C1 (en) | Method for making nonwoven needled felt | |
CN107385676B (en) | A kind of flexible puncture-proof material and preparation method thereof | |
CN104213335A (en) | High-temperature-resistant flame-retardant fiber nonwoven fabric and preparation method thereof | |
CN110485047B (en) | Quasi-three-dimensional preform for aircraft brake disc and preparation method thereof | |
KR20100129987A (en) | Polypropylene spunbond nonwoven fabric and the preparing process thereof | |
RU2213820C1 (en) | Method of producing nonwoven carbon material | |
RU2594455C1 (en) | Nonwoven material | |
RU2593142C1 (en) | Nonwoven material | |
RU2357028C2 (en) | Nonwoven needled material | |
RU2593143C1 (en) | Method of producing carbon nonwoven material | |
RU2594451C1 (en) | Method of producing carbon nonwoven material | |
CN110952223A (en) | Novel acupuncture three-dimensional structure | |
RU2208074C1 (en) | Nonwoven material | |
KR101483368B1 (en) | Needle punching non-woven fabric having an improved property and manufacturing method thereof | |
CN111716862A (en) | Three-dimensional prefabricated part with needling and superficial sewing functions and preparation method thereof | |
CN207044824U (en) | A kind of composite plate and its component | |
CN103850057A (en) | Technology for manufacturing strong non-woven cloth |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170529 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20180510 |