[RU]

Ткань из пеноматериала, содержащая нити из сшитого полимерного материала с закрытыми ячейками, получают путем включения нитей в текстиль-предшественник с последующим вспениванием материала при температуре вспенивания, при которой происходит расширение нитей. Ткань из пеноматериала можно применять для изготовления защитной одежды, подкладок, матов и т.п.

(57) Реферат / Формула:

Ткань из пеноматериала, содержащая нити из сшитого полимерного материала с закрытыми ячейками, получают путем включения нитей в текстиль-предшественник с последующим вспениванием материала при температуре вспенивания, при которой происходит расширение нитей. Ткань из пеноматериала можно применять для изготовления защитной одежды, подкладок, матов и т.п.

---

Евразийское (21) 201790014 (13) A1
патентное
ведомство
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОЙ ЗАЯВКЕ
(43) Дата публикации заявки 2017.05.31
(22) Дата подачи заявки 2015.06.10
(51) Int. Cl.
D01D 5/247 (2006.01) D03D 15/00 (2006.01) D01F1/08 (2006.01) D01F1/10 (2006.01)
(54) ТКАНЬ ИЗ ПЕНОМАТЕРИАЛА
(31) 2012994
(32) 2014.06.12
(33) NL
(86) PCT/NL2015/050419
(87) WO 2015/190920 2015.12.17
(71) Заявитель:
ТЕН КЕЙТ ТИОЛОН Б.В. (NL)
(72) Изобретатель:
Ван дер Гааг Фредерик Ян, Хармелинг Франческо Антониус Лодевейк (NL)
(74) Представитель:
Квашнин В.П. (RU)
(57) Ткань из пеноматериала, содержащая нити из сшитого полимерного материала с закрытыми ячейками, получают путем включения нитей в текстиль-предшественник с последующим вспениванием материала при температуре вспенивания, при которой происходит расширение нитей. Ткань из пеноматериала можно применять для изготовления защитной одежды, подкладок, матов и т.п.
ТКАНЬ ИЗ ПЕНОМАТЕРИАЛА
Область техники
Настоящее изобретение относится к пеноматериалам и их производству. В частности, настоящее изобретение относится к применению нитей из вспениваемого полимерного материала для изготовления ткани из пеноматериала. Изобретение также относится к новым применениям указанной ткани из пеноматериала, обладающей хорошей стойкостью к ударным нагрузкам и амортизирующими свойствами при сохранении открытой структуры, обеспечивающей хорошую вентиляцию или отвод влаги.
Уровень техники
Пеноматериалы находят множество применений для амортизации или поглощения ударов. Они доступны в виде листов, матов и блоков с 1930-х гг. и известны как поролон. Первоначально использовались материалы из натурального латексного каучука и бутадиен-стирольного каучука. Недавно распространение получили пенополиуретаны на основе изоцианата. Синтетические пеноматериалы можно получать различной плотности, толщины и мягкости, в зависимости от назначения. Они могут иметь открытые или закрытые ячейки, в зависимости от природы материала и способа производства. Пеноматериалы с закрытыми
ячейками обычно обладают тем преимущество, что они могут подвергаться воздействию влаги без ее поглощения ячеистой структурой. Еще одно преимущество состоит в том, что эффект амортизации проявляется значительно сильнее, поскольку закрытые ячейки лучше поглощают воздействие силы. Недостатком пеноматериалов с закрытыми ячейками является то, что они не пропускают воздух или влагу. Для многих применений, где требуется передача влаги или воздуха, существующие пеноматериалы оказываются непригодными. Предпринимались попытки улучшить пропускающие свойства пеноматериалов, например, для использования в матрасах, путем выполнения отверстий в листе пеноматериала. Пример матрасной вставки с отверстиями приведен в US4536906. Такие продукты предоставляют дополнительные преимущества, но их функции по-прежнему ограничены. Стелька для обуви из пеноматериала предложена в US2009119953, отверстия в ней предусмотрены для улучшения вентиляции. Также известны противоударные настилы из пеноматериалов с закрытыми ячейками, в которых выполнены отверстия для обеспечения необходимого дренажа, например, амортизационные настилы ProGame(tm), предлагаемые компанией Trocellen GmbH.
Кроме того, желательно использовать пеноматериалы в других случаях, когда возникает потребность в поглощении ударов или амортизации. Речь может идти о слое в защитной одежде, мебели и т.п. В таких областях применения воздухопроницаемость также часто является обязательным требованием, равно как и возможность интеграции слоя пеноматериала в многослойную структуру, часто имеющую сложную
форму. Имеется потребность в альтернативном тканевом решении, позволяющем использовать пеноматериал с закрытыми ячейками при обеспечении желаемых свойств воздухо- и водопроницаемости. Кроме того, существующие слои пеноматериала имеют фиксированную двумерную форму т.е. они могут сгибаться, но не могут легко испытывать перекос в плоскости слоя без деформации. В прошлом настилы и коврики из пеноматериала были подвержены короблению и деформации из-за их неспособности к перекосу или растяжению.
Кроме того, слои пеноматериала, как правило, имеют относительно низкую прочность, особенно если они относительно тонкие. Для повышения прочности пеноматериала предпринимались попытки включения волокнистых материалов. Примером вспененного слоистого продукта с включенными в него армирующими волокнами приведен в ЕР2177335. В прошлом также предпринимались попытки интегрировать пеноматериалы в структуры наподобие текстильной. В DE 2730915 показано использование полос пеноматериала с открытыми ячейками, сплетенных в ковровый настил. Полосы пеноматериала сложны в обращении, а получение из них ткани является трудоемким процессом. Было бы желательно обеспечить более эффективный способ для более легкого и удобного получения слоев ткани из пеноматериала.
Сущность изобретения
В настоящем описании предложен способ использования нитей из вспениваемого полимерного материала для изготовления ткани из
пеноматериала. Способ включает обеспечение нитей из вспениваемого полимерного материала, сшивание вспениваемого полимерного материала, включение нитей в ткань, а затем - вспенивание полимерного материала с образованием структуры пеноматериала с закрытыми ячейками. В результате предлагаемого использования нитей из вспениваемого полимерного материала ткань из пеноматериала оказывается воздухопроницаемой и обеспечивает движение воздуха и влаги вдоль ткани и сквозь нее. Поскольку полимерный материал присутствует в виде вспененной структуры с закрытыми ячейками, сам материал ткани не будет поглощать воду и грязь. Это делает его пригодным для различных областей применения, как описано ниже. В частности, пустоты, образованные в структуре с закрытыми ячейками, могут сжиматься, поглощая усилия наподобие пневматической пружины. В случае структуры с открытыми ячейками, при поглощении ею воды или грязи, структура оказывается заполненной и больше не может сжиматься, утрачивая в результате этого ударопоглощающие свойства.
Нити могут иметь любую соответствующую форму и могут быть получены любым подходящим способом. В одном аспекте нити могут быть получены путем разрезания листа вспениваемого полимерного материала на длинные полосы. Полосы могут иметь относительно большую ширину по сравнению с их толщиной до вспенивания. Как правило, до вспенивания полосы могут иметь ширину от 1 до 5 мм и толщину от 1 до 2,5 мм. Нити могут быть получены до или после сшивания материала. В случае длинных полос можно вначале выполнить сшивание полимерного листового материал, а затем получить полоски.
В другом аспекте нити могут быть получены путем экструзии. Это может достигаться путем экструзии листа и последующего его разрезания на полосы или непосредственной экструзии нитей через экструзионную головку или фильеру соответствующей формы. Такие экструдированные нити могут быть круглыми, плоскими, профилированными, сплошными, полыми или могут иметь другую форму. Специалисту в данной области будет понятно, что форма нити определяет свойства получаемой ткани. Помимо экструзии одиночных нитей может выполняться одновременная экструзия нескольких нитей.
Сшивание вспениваемого полимерного материала может выполняться любым подходящим образом до, после или во время формирования нитей. В одном аспекте полимерный материал сшивают химическим путем, используя соответствующий химический сшивающий агент. Этот процесс также часто называют ретикуляцией, в ходе которой полимерные цепи распадаются на более мелкие и далее переупорядочиваются с образованием трехмерной сети. Не желая быть связанными какой-либо теорией, авторы полагают, что сшивание предотвращает макроскопическое плавление волокна в процессе вспенивания, а сформированная сеть предотвращает свободный выход газов, образующихся в процессе вспенивания. Химический сшивающий агент может представлять собой пероксидный агент, пероксидный соагент или силановую систему. В другом аспекте химический сшивающий агент представляет собой органический пероксид. Такие органические пероксиды включают без ограничения: третбутилпербензоат, пероксид бензоила, 2,4 дихлорбензоилпероксид, ацетилпероксид, лаурилпероксид,
метилэтилкетонпероксид и дикумилпероксид. Специалистам в данной области хорошо известны конкретные агенты и их преимущества для достижения желаемого результата в производстве нитей из пеноматериала с требуемыми свойствами. Все это описано в ряде других источников.
Кроме того, вспениваемый полимерный материал может быть физически сшит, в частности, с использованием соответствующего высокоэнергетического излучения, в частности (не ограничиваясь перечисленным): УФ-излучения, СВЧ, электронного пучка, рентгеновского и гамма-излучения, которое может быть корпускулярным или некорпускулярным. Преимущество физического сшивания состоит в том, что этот процесс может быть начат в требуемый момент процесса производства ткани, а также может быть инициирован локально, в точно определенном месте на ткани. Дополнительные химические вещества, такие как триметилолпропантриакрилат (ТМРТА), сажа или полярные добавки, могут быть включены в состав вспениваемого полимерного материала для содействия процессу сшивки или адаптировать его к применению излучения.
Вспениваемый полимерный материал может быть сшит до включения нитей в ткань. В случае получения нитей путем экструзии сшивание может выполняться в процессе экструзии или после нее. В альтернативном варианте сшивка может происходить после включения нитей в ткань.
Вспенивание вспениваемого полимерного материала может осуществляться любым подходящим способом, в т.ч. с использованием прямого газонасыщения или физической продувки, с добавлением или без добавления соответствующих затравочных агентов. Вспениваемый полимерный материал может содержать химический пенообразователь, который вспенивается при заданной(ых) температуре(ах) вспенивания. Пенообразователь может быть эндотермическим, таким как, системы, на основе кислоты/карбоната, или может представлять собой экзотермический пенообразователь, например, гидразины, гидразиды, карбазиды, азосоединения и т.п. Виды пенообразователей могут включать без ограничения: азодикарбонид, полибензолсульфонагидразин, 4,4' дифенилсульфонилазид, р,р' оксибис, бензолсульфонилгидразид или динитросопентаметилентетрамин. В альтернативном воплощении может использоваться соответствующая смесь эндотермических и экзотермических пенообразователей, позволяющая регулировать скорость реакции как по температуре, так и во времени.
Согласно одному из аспектов настоящего изобретения сшивание вспениваемого полимерного материала можно выполнить таким образом, чтобы после того, как сшивание произошло, температура плавления вспениваемого полимерного материала превышала температуру вспенивания. Таким образом, вспениваемый полимерный материал остается стабильным при температуре вспенивания и более высокой температуре, в результате чего получают структуру пеноматериала с закрытыми ячейками. Следует понимать, что для достижения желаемого результата необходим тщательный подбор различных агентов и
управление процессами. В случае применения экструзии вспениваемый полимерный материал необходимо расплавить, чтобы экструзия имела место. Однако в ходе этого процесса следует избегать активации пенообразователя, так как в противном случае вспенивание начнется в ходе экструзии и последующее включение нитей в ткань будет затруднено. Вспенивание без сшивки, как правило, приводит к образованию структур пеноматериалов с открытыми ячейками, которые являются нежелательными для многих коммерческих применений. Сшивание нитей служит для повышения их температуры плавления до уровня выше температуры вспенивания, при которой активируются пенообразователи. Следует также иметь в виду, что температура вспенивания должна быть ниже критических температур любых других нитей или компонентов ткани, если только плавление или активация этих компонентов не требуется специально. Таким образом, полученная ткань из пеноматериала может иметь более высокую температуру плавления, чем предварительно вспененный полимер. Это может иметь важное значение, в частности, в швейных областях применения, поскольку стирка, сушка одежды и другие конечные применения при повышенных температурах могут оказать отрицательное влияние на ткань.
Вспениваемая полимерная нить может быть включена в ткань любым подходящим способом, в т.ч. путем тканья, валяния, вязания или аналогичным ему. Согласно одному из аспектов настоящего изобретения ткань представляет собой тканый материал, и этап включения нити в ткань включает тканье с использованием нитей основы и уточных нитей. В дальнейшем описании термин "ткань" будет использоваться в самом
широком смысле, охватывая все виды листовых материалов на основе нитей и волокон. Он может включать в себя ворсовые ткани, такие как ковры, коврики, искусственный дерн и т.п., а также безворсовые ткани. Изобретение особенно применимо к неворсовым тканям. Термин "текстиль" будет использоваться для исключения тканей, обладающих двумерной жесткостью, таких как ковры, некоторые виды войлока и сетки, у которых фиксация нитей друг относительно друга предотвращает перекос. Эти волоконные изделия, хотя их иногда и называют текстилем, имеют внутренние связи, поддерживающие по существу фиксированную двумерную форму. Хотя они и могут быть гибкими в третьем измерении, как правило, такие материалы не испытывают перекоса или деформации в плоскости слоя волокон. Следует отметить, что настоящее изобретение может быть применимо к тканям, которые являются текстилем в соответствии с приведенным выше определением перед вспениванием, однако после осуществления этапа вспенивания фиксируются и ведут себя как ткани.
В одном из аспектов настоящего изобретения нити представляют собой нити основы. При таком способе включение нитей в текстиль может осуществляться путем подачи нитей с бобины или катушки в обычном ткацком станке. В плоских нитях или лентах ориентация нити в основе может легко поддерживаться. Нити могут присутствовать в основе в виде мононитей или мультинитей. Кроме того, такие нити могут присутствовать в основе вместе с дополнительными нитями из других материалов, например, высокопрочных волокон. Эти нити могут использоваться вместе
с вспениваемыми полимерными нитями в виде мультинитей или иным образом.
Дополнительно или альтернативно нити могут быть включены в тканый текстиль в качестве утка. Включение в виде утка может осуществляться с использованием любого традиционного способа, включая без ограничения: включение с помощью челнока, рапиры, с использованием воздушной, водяной струи, микрочелночного ткацкого станка и может предусматривать применение многоосного утка. Как и в случае нитей основы, нити могут использоваться в утке по отдельности или в сочетании с волокнами и нитями из других, в частности невспениваемых, материалов. Специалистам в данной области хорошо известны различные структуры переплетений, которые можно получить упомянутыми способами, и настоящее изобретение не ограничивается каким-либо конкретным видом переплетения.
В соответствии с настоящим изобретением вспениваемый полимерный материал может представлять собой любой материал, подходящий для описанной здесь обработки. Классы материалов, которые могут использоваться в качестве вспениваемых полимерных материалов, включают полиэтилен (РЕ) или сополимер этилена и винилацетата (EVA) или их смеси, в т.ч. HDPE, LDPE и LLPDE. Свойства полученного пеноматериала зависят частично от плотности выбранного материала, поэтому из HDPE (полиэтилена высокой плотности) получается более жесткий пеноматериал. Обычный РЕ имеет температуру плавления от около 120°С у LDPE (полиэтилена низкой плотности) до 135°С у HDPE, что
делает его весьма подходящим для экструзии при температурах около 150°С. Сшивка с образованием РЕХ может повысить температуру плавления или иным образом обеспечить устойчивость получаемого материала при температурах, значительно превышающих 180°С. С применением обычных химических сшивающих агентов можно удобным образом проводить процесс сшивания при температуре около 170°С, тем самым исключая инициирование этого процесса во время самой экструзии. При использовании вспенивающего агента, активного при температуре около 180°С, вспенивание РЕХ может осуществляться впоследствии, подвергая ткань или текстиль воздействию температуры вспенивания. Следует понимать, что другие компоненты ткани или текстиля должны быть выбраны таким образом, чтобы выдерживать указанную повышенную температуру по меньшей мере в течение времени, необходимого для вспенивания.
В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения также раскрывается способ, включающий превращение ткани в еще один продукт, причем вспенивание происходит после получения указанного продукта. Превращение ткани в еще один продукт может включать любые действия, приводящие к приданию исходной ткани, в которую были включены нити, другой формы. Это может включать в себя вырезание или иное превращение ткани в конечный продукт, например, одежду и т.п., либо может предусматривать придание формы ткани или ее деформацию перед вспениванием. Также могут использоваться процессы формования для получения изделий сложной формы, например, шлемов, ботинок, спинок сидений и т.п., а этап придания формы может даже выполняться до
сшивания. В одном конкретном варианте осуществления включение нитей может происходить путем тканья текстиля, а текстиль может затем подвергаться перекосу для получения текстиля с перекосом. Вспенивание может использоваться для преобразования текстиля в ткань путем эффективной фиксации нитей в двухмерной устойчивой конфигурации. Во время вспенивания, хотя материал не плавится на макроскопическом уровне, его поверхность может стать липкой, что может привести к сплавлению соседних нитей. Кроме того, из-за кислородного ингибирования сшивание на поверхности может быть уменьшенным, что увеличивает локальную липкость и усиливает тенденцию локального сплавления нитей. Такой процесс может быть особенно удобен при изготовлении частей одежды с мягкой набивкой, поскольку такой части можно придать требуемую форму, а затем провести вспенивание с получением самонесущей 3-мерной структуры.
Настоящее изобретение также относится к ткани из пеноматериала, содержащей нити из сшитого полимерного материала с закрытыми ячейками. Нити могут быть включены в ткань, как описано выше или ниже.
В одном из аспектов ткань из пеноматериала представляет собой тканый материал, содержащий нити основы и уточные нити. Нити могут быть нитями основы. В альтернативном или дополнительном варианте осуществления нити могут быть уточными нитями.
Несмотря на то, что ткань может быть изготовлена только из нитей из сшитого полимерного пеноматериала с закрытыми ячейками, эти нити можно сочетать с другими волокнами или нитями из невспененных
материалов. Такие другие нити могут использоваться для обеспечения желаемых характеристик конечного продукта, а именно: прочности, стабильности, пропускания жидкости и т.п. В альтернативном варианте осуществления другие волокна могут использоваться с технологическими целями, а затем удаляться. Настоящее изобретение не ограничивается природой указанных других волокон, которые могут включать как природные, так и искусственные волокна, высокопрочные волокна, металлические проволоки, оптоволокно и любые другие виды нитей, которые могут быть включены вместе с нитями из пеноматериала в получаемую ткань. В качестве примеров волокон можно назвать высокопрочные, капиллярные, проводящие волокна, и такие волокна могут содержать джут, полиэстер, стекловолокно, хлопок, шерсть, вискозу и целлюлозу.
Общий процент нитей из пеноматериала в конечной ткани будет зависеть от необходимых свойств. В общем, нити из пеноматериала могут составлять по меньшей мере 20 мас.% от ткани. В другом аспекте нити из пеноматериала могут составлять по меньшей мере 45 мас.% от ткани. В некоторых конфигурациях нити из пеноматериала могут составлять по меньшей мере 70 мас.% от ткани. Как правило, количество нитей из пеноматериала не превышает 95 мас.% ткани.
Другие волокна, которые могут присутствовать в ткани, могут иметь такой же размер, как и нити, или иной размер. Как правило, для определения применяемых нитей применяются единицы денье или дтекс, хотя следует понимать, что они представляют собой меру массы пряжи на
единицу длины, а не объема, поэтому они могут не совсем подходить для сравнения волокон и нитей различной плотности. В целом, могут использоваться нити любой массы, которые может ткать выбранное оборудование. Могут использоваться нити массой от 100 дтекс до 1 ООО ООО дтекс и, возможно, от 10 ООО дтекс до 50 ООО дтекс. Могут присутствовать и другие волокна с массой, аналогичной указанным нитям, но, как правило, этот показатель находится в диапазоне от 100 дтекс до 5000 дтекс. Кроме того, нити могут отличаться по размеру от других волокон в 0,1-100 раз по площади поперечного сечения в невспененном состоянии. Следует понимать, что форма конечной ткани будет сильно зависеть от этого отношения. В некоторых аспектах возможно присутствие других волокон, например, намного более тонких, чем нити, которые упрощают расположение более крупных нитей, особенно после вспенивания.
Кроме того, в соответствии с одним аспектом настоящего изобретения, пеноматериал может иметь чистую плотность от 30 кг/м3 до 100 кг/м3 или, в некоторых аспектах, от 45 кг/м3 до 70 кг/м3. Такие материалы с относительно низкой плотностью имеют значительные преимущества по сравнению с существующими материалами с точки зрения их способности защищать от ударов, смягчать или выдерживать удары, оставаясь при этом легкими. Это делает их идеальными материалами для одежды и т.п. В данном контексте чистая плотность определяется как масса на единицу объема, вытесняемого материалом, который может быть измерен путем погружения образца материала в воду и определения вытесняемого объема. Следует понимать, что общая
плотность может быть даже ниже, если учитывать общий объем, занимаемый тканью при укладке слоями, например, плоскими слоями. Это вызвано тем, что структура ткани может содержать дополнительные заполненные воздухом пространства, которые увеличивают общий занимаемый объем.
В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения нити из пеноматериала могут выступать из плоскости ткани, т.е. в направлении Z, если сама ткань расположена в плоскости XY. В некоторых вариантах осуществления это может иметь форму открытых арок. Для получения требуемой формы нити из пеноматериала могут соответствующим образом закрепляться в ткани таким образом, что во время вспенивания они будут расширяться, образовывая указанные арки. Эти арки увеличивают общий объем ткани, в результате чего общая плотность становится очень низкой. Кроме того, достигается дополнительное повышение амортизирующей способности ткани из пеноматериала, поскольку арки обеспечивают поддержку, как вследствие свойств материала при сжатии, так и благодаря структурным свойствам, т.е. формы в результате изгибающих усилий в арке или петле. Такая структура может быть особенно предпочтительной с точки зрения обеспечения стока воды и т.п. В случае тканого материала, если нити основы из вспениваемого материала проходят над рядом уточных нитей из невспениваемого материала, а затем проходят под иным количеством уточных нитей, по обе стороны ткани образуются петли или арки разного размера. Так, например, относительно небольшие петли могут быть сформированы на первой стороне ткани, в то время как петли на другой
стороне ткани могут быть больше, чтобы обеспечить лучшую эластичность и/или амортизацию.
В одном из аспектов ткань из пеноматериала может иметь толщину по меньшей мере 5 мм и массу менее 1000 г/м2. В другом аспекте ткань из пеноматериала может иметь толщину по меньшей мере 10 мм при массе менее 750 г/м2.
Касательно свойств, ткань из пеноматериала может быть разработана таким образом, чтобы иметь широкий диапазон характеристик для удовлетворения требований конкретного применения.
В дополнение к описанному выше готовому продукту настоящее изобретение также относится к невспененному предшественнику текстиля, изготовленному с использованием вспениваемой полимерной нити, как описано выше. При воздействии на предшественника температуры вспенивания, например при температуре не менее 150°С, предшественник расширяется с образованием описанной выше ткани из пеноматериала. В некоторых аспектах предшественник представляет собой тканый текстиль.
В некоторых аспектах ткань-предшественник расширяется при температуре вспенивания по меньшей мере в 5 раз по объему, по меньшей мере в 10 раз или, в некоторых аспектах, по меньшей мере в 20 раз по объему.
Предшественник и/или ткань из пеноматериала может использоваться для изготовления любых соответствующих продуктов. В частности, изобретение включает в себя (без ограничения
перечисленным): одежду, маты, настилы, мебель, элементы сидений, обувь, матрасы, головные уборы, шлемы, спецодежду, ударопоглощающие структуры, обивку, навесы для плавательных бассейнов и любые другие конструкции, содержащие описанную выше и далее ткань из пеноматериала.
Краткое описание чертежей
Признаки и преимущества настоящего изобретения будут понятны из ссылок на следующие чертежи нескольких иллюстративных вариантов осуществления, при этом:
на Фиг. 1 приведен вид в перспективе, иллюстрирующий изготовление нитей из вспениваемого полимерного материала в соответствии с настоящим изобретением;
на Фиг. 2 изображен в схематичном виде ткацкий станок с функцией включения нитей по Фиг. 1 в тканый текстиль;
на Фиг. 3 приведен вид сверху части тканого текстиля, полученного в соответствии с изобретением на станке по Фиг. 2;
на Фиг. 4 приведен схематичный вид сверху ширильной печи, используемой для превращения текстиля по Фиг. 3 в ткань из пеноматериала;
на Фиг. 5 приведен вид сбоку ширильной печи по Фиг. 4;
на Фиг. 6 приведен вид в перспективе части ткани из пеноматериала, полученной с использованием ширильной печи по Фиг. 4;
на Фиг. 7 приведен вид сверху ткани из пеноматериала по Фиг. 6;
на Фиг. 8 приведен вид в перспективе части тканого текстиля в соответствии с альтернативным вариантом осуществления настоящего изобретения;
ра Фиг. 9 приведен вид в перспективе ткани из пеноматериала, полученной из текстиля-предшественника по Фиг. 8;
на Фиг. 10А и 10В приведен вид сверху еще одного альтернативного варианта осуществления тканого текстиля для получения ткани с перекосом.
на Фиг. 11А и 11В приведены схематичные виды в перспективе наплечника, изготовленного из текстиля-предшественника по Фиг. 8; и
на Фиг. 12 приведен альтернативный способ формирования нитей из вспениваемого полимерного материала.
Подробное описание изобретения
Пример способа получения нитей из вспениваемого полимерного материала проиллюстрирован посредством вида в перспективе на Фиг. 1. На этом чертеже экструдированный сшитый лист 10 из вспениваемого материала подают из рулона 12 в устройство формирования полос или
шредер 14. Лист 10 из сшитого полиэтилена (РЕ) можно приобрести у компании Sekisui под наименованием Alveocel(tm) LUT 4501 1,3 мм. Другие подобные материалы доступны от Trocellen GmbH, а соответствующие способы получения указанных вспениваемых сшитых полимерных материалов раскрыты в ЕР0476798. При прохождении через шредер 14 лист 10 разрезается на множество нитей 16, каждая шириной 4 мм, которые затем наматывают вместе на бобину 18. Значение дтекс наматываемой нити составляет около 38 ООО.
На Фиг. 2 в схематичном виде изображен ткацкий станок 20 с функцией включения нитей 16 в тканый текстиль 22. Ряд бобин 18, произведенных в соответствии со способом по Фиг. 1, установлены для подачи нитей 16 в направлении основы машины 20 с интервалом 1 см. Дополнительный навой 24 с нитями основы 26 из PET 370 установлен в направлении основы так, что нити 16 повторяются с частотой одна нить на каждые 27 нитей основы. Навой 24 и ткацкий станок 20 имеют активную ширину 2,1 метра. Следует понимать, что такая конфигурация приведена лишь в качестве примера, и можно использовать другие ткацкие машины, как описано ниже. В ткацком станке 20 пара уточных нитей 28 PET по 1100 дтекс каждая вводятся с помощью микрочелночного устройства 30 с катушки 32 с интервалом 54 нити на 10 см. Тканый текстиль 22 наматывают на текстильный рулон 34 для последующей обработки.
На Фиг. 3 приведен вид сверху части текстиля 22, произведенного на машине 20. В соответствии с этим ткацким переплетением нити 16 равномерно распределены на лицевой и изнаночной стороне текстиля 22,
при этом семь уточных нитей 28 проходят над указанной нитью 16, а затем семь уточных нитей 28 проходят под ней. Нити основы 26 вплетены в полотняное переплетение с уточными нитями 28. Полученный текстиль 22 имеет массу 556 г/м2, содержит около 390 г/м2 нити 16, 100 г/м2 нити основы 26 и 65 г/м2 уточные нити 28.
На Фиг. 4 приведен схематичный вид сверху ширильной печи 40, используемой в процессе обработки текстиля 22 для получения ткани из пеноматериала 42. На Фиг. 5 приведен вид сбоку ширильной печи 40. В соответствии с Фиг. 4 и 5 рулон текстиля 34 установлен для подачи текстиля 22 в ширильную печь 40. С этой целью боковые стороны текстиля 22 захватываются ширильной рамой 44, которая растягивает текстиль 22 в поперечном направлении в процессе его прохождения под нагревателем 46. Нагреватели 46 нагревают текстиль 22 до температуры вспенивания 190°С в течение 3 минут, в течение которых материал проходит через ширильную печь со скоростью 3 метра в минуту. В течение указанной фазы нагрева пенообразователь во вспениваемых полимерных нитях 16 активируется, и нити 16 расширяются в нескольких направлениях. Поскольку при изготовлении текстиля 22 использовалось одинаковое количество уточных нитей 28 с обеих сторон нитей 16, последние расширяются с образованием вертикальных арок 48, выступающих вверх и вниз от базового слоя 50, образованного нитями основы и утка 26, 28. Вспененные нити 16 увеличиваются в объеме примерно в восемь раз по сравнению с состоянием до вспенивания. Общее увеличение объема несколько больше из-за пространства, занимаемого арками 48.
На Фиг. 6 приведен увеличенный вид в перспективе части ткани из пеноматериала 42, в которой вертикальные арки 48 выступают вверх и вниз от базового слоя 50.
На Фиг. 7 приведен вид сверху ткани из пеноматериала 42, который дополнительно иллюстрирует то, как соседние арки 48 взаимодействуют друг с другом и частично сплавляются в процессе нагревания с образованием мостиков 54. Эти мостики 54 служат для стабилизации структуры ткани из пеноматериала 42, делая ее устойчивой в 2 измерениях и предотвращая перекос. Следует понимать, что хотя в этом аспекте структура текстиля-предшественника обеспечивает образование мостиков 54 после вспенивания, также можно изготовить ткань из пеноматериала без таких мостиков, в результате чего ткань из пеноматериала останется текстилем в том смысле, что она сможет подвергаться деформации или перекосу в плоскости базового слоя.
Полученную согласно описанному выше способу ткань из пеноматериала 42 испытывали и определили свойства образца. Ряд испытаний проводили на описанной выше ткани из пеноматериала 42 в соответствии с методами, изложенными в Руководстве FIFA по способам испытаний (изд. январь 2012 г.). Для исследуемого образца получены следующие результаты: вертикальная деформация: 6,45 мм; снижение усилия 23,95%; восстановление энергии: 71,75% и ударопоглощение (первый, второй, третий удар): 39,3%, 25,3%, 22,6%. Другой подобный образец ткани из пеноматериала 42 подвергали испытанию потоком воды в соответствии с ASTM D4491. Среднее значение показаний измерителя
потока составило 1,59 г/м. Измерения проводили в пяти местах (коэффициент коррекции температуры: 0,9097: средняя толщина образца: 8,24 мм, диэлектрическая проницаемость: 0,898 /с; проницаемость: 0,741 см/с). В зависимости от структуры ткани вполне можно легко достигнуть значения скорости потока воды от 0,5 г/м до 5 г/м.
На Фиг. 8 приведен вид в перспективе варианта тканого текстиля 122 для применения в качестве предшественника при изготовлении ткани из пеноматериала. В этом примере нити 16 переплетены асимметрично относительно уточных нитей 28 т.е. в виде сатинового переплетения. Таким образом, каждая нить 16 проходит над тремя уточными нитями 28, а потом захватывается под одной уточной нитью 28. Уточные нити 28 в этом случае присутствуют в виде пучков нитей или многоволоконных нитей. Остальные нити основы 26 сотканы с уточными нитями 28 в полотняном переплетении.
На Фиг. 9 изображен тканый текстиль 122 по Фиг. 8 в перспективе после обработки или вспенивания с образованием ткани из пеноматериала 142. Стадия вспенивание может происходить в ширильной печи 40, как описано в части, относящейся к Фиг. 4. Как можно видеть, нити 16 из вспениваемого полимерного материала расширились с образованием арок 48, которые в этом случае выступают только с лицевой стороны базового слоя 50. На изнаночной стороне ткани из пеноматериала 142 (на чертеже нижняя сторона соответствует изнаночной стороне) нити 16 остаются в основном в плоскости базового слоя 50. Относительно
высокие арки будут разрушаться под более низкой нагрузкой, чем изображенные на Фиг. 6.
На Фиг. 10А приведен вид сверху еще одного варианта тканого текстиля 222 для применения в качестве предшественника при получении ткани из пеноматериала. В этом примере вспениваемые нити 16 ориентированы в направлении основы и сотканы в рыхлом полотняном переплетении с дополнительными нитями основы 26 и уточными нитями 28.
На Фиг. 10В тканый текстиль 222 подвергается дальнейшему этапу обработки - перекосу, в ходе которого сила F прикладывается для деформации структуры ткани под углом а. Вспенивание происходит под воздействием тепла, как описано выше, при поддержании воздействия усилия F. После завершения процесса вспенивания полученная ткань из пеноматериала стабильна в перекошенной ориентации за счет образования мостиков между соседними арками, как описано выше.
На Фиг. 11А приведен вид в перспективе этапа изготовления защитного наплечника с применением текстиля-предшественника 122 по Фиг. 8, обрезанного до нужного размера. Переплетения текстиля-предшественника 122 достаточно свободны, чтобы обеспечить возможность деформации или изменения формы в соответствии с контурами формы или, как в данном случае, манекена 60. Манекен 60 с текстилем-предшественником 122 затем подвергают термической обработке при температуре вспенивания для расширения вспениваемых нитей 16. На Фиг. 11В изображен манекен 60 после того, как вспенивание
произошло. Ткань из пеноматериала 142 расширилась с образованием арок 48, соединенных друг с другом. В результате этого получен упругий наплечник 62, который сохраняет свою форму даже после снятия с манекена. Наплечник 62 обеспечивает отличную амортизацию и хорошую вентиляцию благодаря своей открытой структуре. Следует понимать, что такой же или аналогичный способ можно использовать для получения из ткани изделий различной формы и размеров.
На Фиг. 12 проиллюстрирован альтернативный способ формирования нитей из вспениваемого полимерного материала. В соответствии с этим вариантом осуществления экструдер 312 подает вспениваемый экструдат РЕ 310 в фильеру 314, откуда он выдавливается в виде нитей 316. Вспениваемый РЕ содержит подходящие пенообразователи и химические сшивающие агенты, которые не активируются при температуре экструзии 150°С. Нити 316 подают через охлаждающую ванну 317, а затем наматывают на бобины 318. Невспененные и несшитые нити могут впоследствии включаться в тканые текстили-предшественники, как описано выше. После тканья нити 316 могут быть сшиты и вспенены за один этап под воздействием тепла при температуре около 180°С. Преимущество экструдированных нитей 316 состоит в том, что они могут быть получены с различной формой поперечного сечения и массой в зависимости от формы и размера фильеры 314.
Таким образом, изобретение было описано со ссылкой на некоторые изложенные выше варианты его осуществления. Следует понимать, что
эти варианты осуществления допускают различные модификации и альтернативные формы, хорошо известные специалистам в данной области. В частности, настоящее изобретение не ограничивается какими-либо конкретными структурами переплетений и, как можно видеть, в зависимости от характера структуры переплетения, нити могут прокладываться определенным образом для требуемого расширения и достижения требуемого эффекта.
В дополнение к описанному выше можно сделать много модификаций применительно к конструкции и способу, не выходя за пределы сущности и объемов изобретения. Таким образом, хотя здесь описаны конкретные варианты осуществления изобретения, они приведены всего лишь в качестве примеров и не ограничивают объем настоящего изобретения.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Применение вспениваемой полимерной нити в производстве ткани из пеноматериала, включающее:
получение нитей из вспениваемого полимерного
материала;
сшивание вспениваемого полимерного материала; включение нитей в ткань; и
последующее вспенивание полимерного материала с образованием вспененной структуры с закрытыми ячейками.
2. Применение по п. 1, отличающееся тем, что нити получают путем разрезания листа вспениваемого полимерного материала на длинные полоски.
3. Применение по п. 1 или 2, отличающееся тем, что нити получают путем экструзии.
4. Применение по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что вспениваемый полимерный материал химически сшит.
5. Применение по любому из пп. 1-4, отличающееся тем, что вспениваемый полимерный материал физически сшит.
2.
6. Применение по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что вспениваемый полимерный материал сшивают перед включением нити в ткань.
7. Применение по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что вспениваемый полимерный материал содержит химический пенообразователь, обеспечивающий вспенивание при температуре вспенивания.
8. Применение по п. 7, отличающееся тем, что сшивание вспениваемого полимерного материала выполняется таким образом, что после сшивания вспениваемый полимерный материал устойчив при температурах выше температуры вспенивания.
9. Применение по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что включение нитей в ткань включает тканьё текстиля с использованием нитей основы и уточных нитей.
10. Применение по п. 9, отличающееся тем, что нити включают в качестве нитей основы.
11. Применение по п. 9 или п. 10, отличающееся тем, что нити включают в качестве уточных нитей.
12. Применение по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что вспениваемый полимерный материал представляет собой РЕ, EVA или их смесь.
2.
13. Применение по любому из предшествующих пунктов, дополнительно включающее формирование ткани с получением еще одного продукта, при котором вспенивание происходит после формирования этого продукта.
14. Ткань из пеноматериала, содержащая нити из сшитого полимерного материала с закрытыми ячейками.
15. Ткань из пеноматериала по п. 14, отличающаяся тем, что ткань представляет собой тканый материал, содержащий нити основы и уточные нити.
16. Ткань из пеноматериала по п. 15, отличающаяся тем, что нити расположены в качестве нитей основы.
17. Ткань из пеноматериала по п. 15 или п. 16, отличающаяся тем, что нити расположены в качестве уточных нитей.
18. Ткань из пеноматериала по любому из пп. 14-17, дополнительно содержащая волокна из невспененного материала.
19. Ткань из пеноматериала по п. 18, отличающаяся тем, что нити присутствуют в ткани в количестве по меньшей мере 20 мас.%, предпочтительно - по меньшей мере 45 мас.% и наиболее предпочтительно - по меньшей мере 70 мас.%.
20. Ткань из пеноматериала по любому из пп. 14-19, имеющая чистую плотность от 30 кг/м3 до 100 кг/м3.
2.
21. Ткань из пеноматериала по любому из пп. 14-20, отличающаяся тем, что нити выступают из плоскости ткани, предпочтительно в виде открытых арок.
22. Ткань из пеноматериала по любому из пп. 14-21, имеющая толщину не менее 5 мм и массу менее 1000 г/м2, предпочтительно имеющая толщину не менее 10 мм с массу менее 750 г/м2.
23. Ткань из пеноматериала по любому из пп. 14-22, имеющая значение поглощения первого удара свыше 25%, а снижение усилия (Fmax) предпочтительно более 30%.
24. Ткань из пеноматериала по любому из пп. 14-23, изготовленная по любому из пп. 1-13.
25. Невспененный текстиль-предшественник, который при воздействии на него температуры по меньшей мере 150°С образует ткань из пеноматериала по любому из пп. 14-24.
26. Текстиль-предшественник по п. 25, который расширяется при температуре вспенивания по меньшей мере в 5 раз по объему, предпочтительно по меньшей мере в 10 раз, более предпочтительно по меньшей мере в 20 раз.
27. Предмет одежды или часть одежды, содержащий (ая) ткань из пеноматериала по любому из пп. 14-24.
28. Мат или настил, содержащий ткань из пеноматериала по любому из пп. 14-24.
24.
29. Мебель или элементы сидений, содержащие ткань из пеноматериала по любому из пп. 14-24.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ (измененная в соответствии со статьей 34(2)(b) РСТ)
1. Применение вспениваемой полимерной нити в производстве ткани из пеноматериала, включающее:
получение нитей из вспениваемого полимерного материала путем разрезания листа вспениваемого полимерного материала на длинные полосы;
сшивание вспениваемого полимерного материала;
включение нитей в ткань; и
последующее вспенивание полимерного материала с образованием вспененной структуры с закрытыми ячейками.
2. Применение по п. 1, отличающееся тем, что нити получают путем экструзии.
3. Применение по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что вспениваемый полимерный материал химически сшивают.
4. Применение по любому из пп. 1-2, отличающееся тем, что вспениваемый полимерный материал физически сшивают.
5. Применение по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что вспениваемый полимерный материал сшивают перед включением нити в ткань.
2.
6. Применение по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что вспениваемый полимерный материал содержит химический пенообразователь, обеспечивающий вспенивание при температуре вспенивания.
7. Применение по п. 6, отличающееся тем, что сшивание вспениваемого полимерного материала выполняют таким образом, что после сшивания вспениваемый полимерный материал устойчив при температурах выше температуры вспенивания.
8. Применение по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что включение нитей в ткань включает тканьё текстиля с использованием нитей основы и уточных нитей.
9. Применение по п. 8, отличающееся тем, что нити включают в качестве нитей основы.
10. Применение по п. 8 или п. 9, отличающееся тем, что нити включают в качестве уточных нитей.
11. Применение по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что вспениваемый полимерный материал представляет собой РЕ, EVA или их смесь.
2.
12. Применение по любому из предшествующих пунктов, дополнительно включающее превращение ткани в изделие, при котором вспенивание происходит после формирования изделия.
13. Невспененный тканый текстиль-предшественник, содержащий волокна из химически сшитого полимерного материала, содержащий химический пенообразователь, который под воздействием температуры вспенивания по меньшей мере 150°С образует ткань из пеноматериала с закрытыми ячейками.
14. Текстиль-предшественник по п. 13, отличающийся тем, что ткань содержит нити основы и уточные нити.
15. Текстиль-предшественник по п. 14, отличающийся тем, что нити расположены в качестве нитей основы.
16. Текстиль-предшественник по п. 14 или п. 15, отличающийся тем, что нити расположены в качестве уточных нитей.
17. Текстиль-предшественник по любому из пп. 13-16, дополнительно содержащий волокна из невспененного материала.
18. Текстиль-предшественник по п. 17, отличающийся тем, что нити присутствуют в ткани в количестве по меньшей мере 20 мас.%,
2.
предпочтительно по меньшей мере 45 мас.% и наиболее предпочтительно по меньшей мере 70 мас.%.
19. Ткань из пеноматериала, полученная путем вспенивания текстиля-предшественника по любому из пп. 13-18, имеющая чистую плотность от 30 кг/м3 до 100 кг/м3.
20. Ткань из пеноматериала, полученная путем вспенивания текстиля-предшественника по любому из пп. 13-18, отличающаяся тем, что нити выступают из плоскости ткани, предпочтительно в виде открытых арок.
21. Ткань из пеноматериала, полученная путем вспенивания текстиля-предшественника по любому из пп. 13-18, имеющая толщину не менее 5 мм и массу менее 1000 г/м2, предпочтительно имеющая толщину не менее 10 мм и массу менее 750 г/м2.
22. Ткань из пеноматериала по любому из пп. 19-21, имеющая значение поглощения первого удара, снижающее силу (Fmax) более чем на 25% и предпочтительно более чем на 30%.
23. Ткань из пеноматериала по любому из пп. 19-22, изготовленная в соответствии с любым из пп. 1-12.
19.
24. Текстиль-предшественник по любому из пп. 13-18, который расширяется при температуре вспенивания по меньшей мере в 5 раз по объему, предпочтительно по меньшей мере в 10 раз, более предпочтительно по меньшей мере в 20 раз.
25. Предмет одежды или часть одежды, содержащий(ая) текстиль-предшественник по любому из пп. 13-18 или ткань из пеноматериала по любому из пп. 19-23.
26. Мат или настил, содержащий текстиль-предшественник по любому из пп. 13-18 или ткань из пеноматериала по любому из пп. 19-23.
27. Мебель или элементы сидений, содержащие текстиль-предшественник по любому из пп. 13-18 или ткань из пеноматериала по любому из пп. 19-23.
19.
24.
24.
24.
24.
24.
24.
24.
Фиг. 12
(19)
(19)
(19)
1/8
1/8
2/8
2/8
6/8