CN104039188A - 具有改进的排水性的复合材料 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于鞋面、鞋底或座椅套中的复合材料，其包含防水的水蒸气可透功能层以及透气双层复合物，其特征在于构造双层复合物使得面对功能层的双层复合物的层具有比面离功能层的双层复合物的层更高的亲水性或吸收能力。
Description
本发明涉及具有改进的排水性，例如用于座椅套或座椅面料或者鞋面中的复合材料。
用于鞋子、座椅套或者衣服物品中的复合材料是已知的。EP0857433B1例如描述了具有外层和在该外层内的透气层的鞋子，其在面对鞋子内部的面上具有至少一种织物，使用隔离物保持与外层分开。
DE 44 19 801 A1描述了各自具有外层和复合材料的衣服物品和鞋类物品。复合材料包含防水的水蒸气可透功能层，其中透气针织物层排列在该功能层的一面上。外层可以为来自包含皮革层、织物层、似织物层和机织物的组的至少一个代表。对于作为上部材料的外层的可能选择是帆布、印花布、everglaze、毛巾布、天鹅绒、Manchester灯芯绒、灯芯绒、绒布、Norzon、油鞣革、正绒面革、起绒布(duvetyne)、针织物、缎子、毛皮、人造毛皮、生皮革/光面革/漆皮或者磨面革、压花革、皱皮革或人造革。外层仅置于复合材料上，其中外层可置于面离针织物层的功能层面或者面离功能层的针织物层面上。
WO2010/149680公开了用于由3-4层构成的鞋的外部材料，所述层即从外至内的方向上：
用作外层的换气层，其下为水蒸气可透膜，所述水蒸气可透膜下面是由复丝或单丝纱线构成的针织物以及任选在其下面为可由亲水性或疏水性材料组成的衬里，其中换气层和针织物层都与水蒸气可透膜层压。
这类结构已提供非常高的透气性，但需要在向外输送水分方面进行改进。
WO1998/051177在图3b中公开了用于鞋子的复合材料，其包含水蒸气可透膜215a，由亲水性材料构成的层222c位于其上。所谓的“填充层”222a—例如由水蒸气可透或穿孔的毡构成的层置于亲水层222c上。最后，由疏水性材料构成的另一层222b位于WO1998/051177的填充层222a上。
设计疏水层222b以在亲水层222c的方向上以及因此在膜215a的方向上推动水分。
WO1998/051177中提议的结构固然产生更有效的排水性，但在效率方面，有些地方不能令人满意。
因此，本发明提出用于鞋面或座椅套中的改进的复合材料。
本发明涉及复合材料，其包含防水的水蒸气可透功能层以及透气双层复合物，其特征在于构造双层复合物使得面对功能层的双层复合物的层具有比面离功能层的双层复合物的层更高的亲水性和吸收性。
因此，本发明的核心由亲水性和吸收性梯度组成，其中亲水性和吸收性在膜的方向上连续地提高。因此，技术人员通常表征为相当疏水性的材料是否用于单独层根本不关键，条件是疏水效果在膜的方向上逐层降低，因此，亲水性在相同的方向上提高。
通过使用本发明复合材料，产生定向水分输送，其还相对于重力(即在鞋面的具体面积中)作用。
相反，WO1998/051177而是提出上部疏水层222b和与膜相邻的亲水层222c，然而，填充层222a位于这些层之间，其仅为有孔的或者水蒸气可透的。通过使用WO1998/051177中提出的层结构，存在水蒸气形式，而不是水的形式的水分输送，因为设计为疏水性的层222b防水。由于该疏水层位于顶部，因此，它与脚相邻。防水层置于可形成水的形式的多数水分的位置上。因此，在鞋中预期最高汗水出现的地方，实现非常低的液体脱除。因此，WO1998/051177提供孔以将水通过层输送离开脚。然而，这类—被动—输送基本上仅在重力的方向上发生—即向下。另外，该输送必须通过脚移动施加压力而支持。因此，相对于重力输送液体是不可能的。
本发明通过引入亲水性和吸收性梯度而解决该问题，其能有效地在所有方向上，特别是还向上输送液体(水)和水蒸气，这在例如用于鞋面中时特别有利。
本发明的另一主题涉及衣服物品、头巾、手套和具有外层的鞋类物品，其特征在于其至少一部分衬有本发明复合材料。
本发明的另一主题涉及例如用于车辆座椅的座椅面料，其包含本发明复合材料。
现有技术提供给本领域技术人员这一知识：使用针织物或机织隔离织物和功能层，与通过脚的运动产生的泵吸效应一起应足以实现足够的换气以及同时借助功能层将鞋内的水分改方向送向外部材料。
然而，确定这些条件不足以快速地将水分从鞋内的所有区域排出，这本身表现在水分捕集器的产生。
此外，现有技术不能令人满意地确保液体在膜的方向上排出时不会返回。
由于双层复合物的两层在功能层的方向上提高的亲水性和吸收性，存在优选的水分输送方向，有效地，“单行线效应”。水分在功能层的方向上快速且有效地输送并通过它以水蒸气的形式排出。
窍门在于位于面离功能层的双层复合物的一面上的层用作对于水分的屏障层，而面对功能层的双层复合物的层用作吸收层。由于后一层的较高亲水性和吸收性，水分在功能层的方向上吸收且由于屏障层的较低亲水性和吸收性而不会返回。
吸收层具有两个功能：
1-它快速地将水分送向膜。
2-它广泛地分配水分：吸收的水分水平前进，其中吸收效果根据DIN53924[织物浸水的速度(Velocity of soaking water of textile fabrics)(通过测定上升高度的方法)]的试验方法测定。因此，膜在宽面积上快速地活化，因此实现最佳的水蒸气输送特征。
仅通过亲水性差或梯度和吸收性差控制的屏障和吸收层的这一双层明显比如现有技术所述针织物或机织隔离织物更有效。
所需亲水性和吸收性梯度基本上可以以不同的方法实现。除使用具有固有不同亲水性的不同材料或材料组合，例如聚酯/聚酰胺或聚丙烯/聚酰胺外，也可设置梯度使得层复合物的纤维具有不同的细度和/或除细毛细管层外，存在大毛细管层。此外，此外，本领域已知的修整程序适于改变织物材料的亲水性/疏水性以设置所需梯度。
在优选实施方案中，透气双层包含至少一层非织层；更优选透气双层的两层都由非织层组成，其不同之处在于它们在功能层方向上提高的亲水性。这意指面对功能差的双层的层可例如为非织聚酰胺，且面离功能层的双层的层为非织聚酯。双层可由相同或不同的材料(例如聚酯或聚酰胺)组成。在双层的两层由相同材料组成的范围内，这些材料的不同之处在于例如它们的细度和/或它们的毛细作用。
在特定实施方案中，构造本发明复合材料的双层复合物使得面对功能层的双层复合物的层由较细纤维(例如纳米纤维、微纤维或标准纤维)的非织物形成，且双层复合物的相对层由与面对功能层的层相比具有更粗纤维的非织物形成。
这样，以简单且精致的方式实现水分在功能层方向上的有效且快速输送。
另外优选这一复合材料，其特征在于双层复合物包含聚酯作为其材料的一种，且构造双层复合物使得面对功能层的双层复合物的层由具有较低聚酯含量的非织物形成，且双层复合物的相对层由具有较高聚酯含量的非织物形成。
特别优选双层复合物包含聚酰胺作为另一材料。双层复合物的层中聚酯和聚酰胺的材料含量取决于所需亲水性可以为0-100％。
作为功能层，特别合适的材料为防水且水蒸气可透的那些。为此，优选具有例如膨胀聚四氟乙烯(ePTFE)(Gore-Tex)、聚酯、聚醚酯、聚醚氨酯、聚醚酰胺和/或聚氨酯的薄膜或膜的功能层。由聚四氟乙烯构成的膜可以为微孔的且优选涂有亲水性聚氨酯或其它聚合物。
在另一实施方案中，由聚醚酯和/或聚酯构成的膜可以不是多孔的，而是均匀的，其中优选使用亲水性聚酯或亲水性聚醚酯。该膜(SympaTex膜)有利地具有例如10μm或15μm的厚度和1.27g/cm3的密度。它的特征尤其在于优异的不透水性和在24小时内2700g/m2以上的水蒸气渗透性。
特别优选具有均匀聚醚酯膜的功能层，因为它不仅具有优异的蒸气渗透性特征，而且提供优异的防寒保护，特别是在用于冬鞋中时。另外，通过使用均匀的亲水膜作为功能层，极大地降低通过汗水导致的不愉悦潮湿感觉。
在本发明主题的一个有利实施方案中，功能层包含防水的水蒸气可透材料，其中防水的水蒸气可透材料可以为由膨胀聚四氟乙烯构成的膜，由聚醚酯、聚醚氨酯或聚醚酰胺构成的膜，聚酯膜和/或微孔，优选聚氨酯涂层。聚醚酯膜或聚酯膜可以为均匀的。
均匀的膜还扩大本发明复合物在工业化学领域中的使用范围，因为其独特的特征，即皮肤刺激的、潮湿的或腐蚀性液体不能透过它。本发明复合材料在用于化学领域的鞋子和工作服物品中的使用完全保护使用者以防酸和碱，而使用者不需要担心他或她工作期间过度出汗的危险。
此外，具有由上述膜构成的功能层的复合材料也是合适的，因为膜具有约300％的极限伸长。
当然，本发明复合材料也可与本身常用的其它层组合。
在另一优选实施方案中，本发明复合材料的特征在于面离双层复合物的功能层的面与针织物层或针织间隔织物相邻。
这类针织物层容易通过常规生产程序生产，因为隔离结构包含连接隔离织物与优选单丝弹性或挠性丝线的针脚，作为选择，其每种情况下可连接在一种针织物上或者与一种针织物互连。此外，形成连接织物的针脚的单丝优选用作隔离物。
在本发明复合材料的另一优选实施方案中，功能层可优选逐点、逐格和/或逐条地结合在针织物层上。
在尤其优选的实施方案中，二维经织物可以为经编针织物或拉舍尔经编(Raschel)针织物，其中经编针织物为双面的。针织物可具有隔离条或网。也可生产具有右-右或右-左针织结构的隔离结构和/或针织物。由于隔离结构可以为机织、针织或非机织层，其生产方法不取决于具体纤维，因为所有可能的纱线如天然纤维和/或合成纤维—复丝或单丝的合适性。因此，成本是低的。生产具有该复合材料的产品如鞋类、衣服物品、手套、头巾的成本也相应地为低的。
在又一优选实施方案中，本发明复合材料的特征在于面离双层复合物的功能层的面与外层相邻。该外层可以为来自包含皮革层、织物层、似织物层和机织物的组的至少一个代表。对于作为上部材料的外层的可能选择是帆布、印花布、everglaze、毛巾布、天鹅绒、Manchester灯芯绒、灯芯绒、绒布、Norzon、油鞣革、正绒面革、起绒布(duvetyne)、针织物、缎子、毛皮、人造毛皮、生皮革/光面革/漆皮或者磨面革、压花革、皱皮革或人造革。
同样，本发明复合材料可用于具有外层的衣服物品中，其中衣服物品的至少一个部分在外层内侧衬有复合材料。还可生产具有外层的头巾，其中头巾的至少一个部分在外层内侧衬有本发明复合材料。同样，手套可装配有外层和本发明复合材料，其特征在于手套的至少一个部分在外层内侧装配有本发明复合材料。
在特定实施方案中，可构造具有外层和复合材料的鞋类，使得鞋子的至少一个部分在外层内侧衬有本发明复合材料。
在另一优选实施方案中，复合材料的特征在于面离功能层的双层复合物的面与衬里或衬层相邻。
这类衬层是已知的，其中衬层可以为毛巾布层、山羊/绵羊/牛/猪皮革衬里、天鹅绒衬里、驼毛衬里、针织或机织毛皮层，或者有利地由棉、新羊毛、合成纤维和/或再生和/或改性纤维素构成的针织或机织物层。
尤其优选衬里为亲水性的。甚至更优选亲水性从衬里起在功能层的方向上经由透气双层复合物提高。这样，确保功能层方向上有效的吸收效果和良好的水分输送。
具有开孔或有孔结构的衬层可具有疏水性修饰；因此水分可容易且快速地透过孔至屏障层和/或吸收层。
本发明的其它特征、方面和优点从以下两个优选实施方案的描述中使用示意图1和2中获得。图中相同的数字表示相同的组分。
图1以优选层结构示意性地显示代表本发明复合材料的结构，如它用于例如座椅套中。
箭头1显示通过层结构的亲水性提高的方向。箭头2和4详述水分或水蒸气在层结构中的流动方向。水分或水蒸气3本身显示为小圆圈。层40表示座椅的外部材料如皮革。由层10(也指定为屏障层)和具有较高亲水性的层15(也指定为活性高吸收层)组成的透气双层复合物与层20(功能层或膜)相邻。针织间隔织物，层50位于膜上。从弯箭头4可以看出屏障层10确保水分或水蒸气3不能—或者至少不实质性地—流回。在整个层结构上形成亲水性和吸收性梯度。
图2以优选层结构示意性地显示代表本发明复合材料的结构。如它例如用于鞋子中。
箭头1显示通过层结构的亲水性提高的方向。箭头2和4详述水分或水蒸气在层结构中的流动方向。水分或水蒸气3本身显示为小圆圈。层5表示鞋子的衬里，例如聚酯或聚酰胺针织物或非机织聚酯。由层10(也指定为屏障层)和具有较高亲水性的层15(也指定为活性高吸收层)组成的透气双层复合物与层20(功能层或膜)相邻。作为层30的外层位于膜上，即针织物、机织物、非织物或皮革。从弯箭头4可以看出屏障层10确保水分或水蒸气3不能—或者至少不实质性地—流回。在整个层结构上形成亲水性和吸收性梯度。
在两个实施方案中，层10、高吸收层15和膜20之间的协作是决定性的。特别地，由于吸收层15具有比屏障层更高的亲水性这一事实，在功能层(膜)20的方向上产生水分脱除的加速。活性高吸收层因此确保水分仅在膜的方向上移动，且水分或汗水广泛分布并进入膜中。膜通过水分输送而强烈活化。膜越湿，它更透气。
图3示意性地显示水分或水蒸气输送—不同于现有技术—也可相对于重力方向发生。例如，衬里5、亲水性屏障层10、活性高吸收层15、膜20和针织物30的从下至上的顺序显示水分的脱除如何从下至上进行。
图4和图5显示不同的层，特别是吸收层15如何在毛细作用下快速地吸收水并将它广泛分布。
在图4和图5中，层与图1和2的描述中的那些相同，即从左至右：40(座椅的外部材料)或5(鞋子的衬里)、10(屏障层)、15(活性高吸收层)；20(功能层或膜)；50(座椅中的针织间隔织物)和30(鞋子中的外层)。
实施例
提供本发明复合材料，其包含由组成为83％聚酰胺/17％聚酯(可例如由Wilhelm Textil，Pirmasens，德国得到)的针织物构成的衬里(5)。另外，复合材料包含非机织材料(可例如由Hassan，土耳其得到)作为由亲水性屏障层(10)和吸收层(15)构成的双层，其中亲水性屏障层(10)的面积由100％聚酯组成，吸收层(15)由80％聚酯/20％聚酰胺构成。来自SympaTex，(德国)的聚醚酯膜用作功能层(20)。作为外层(30)的由100％聚酯构成的针织物(可例如由Matthes&Ammann，Meβstetten-Tieringen，德国得到)位于功能层(20)的另一面上。
下表显示由衬里5、亲水性屏障层10和活性高吸收层15组成的上述复合材料的单独层—基于DIN53924测量—在不同时间间隔的上升高度。使用测量结果，可以看出在膜的方向上产生亲水性和吸收性梯度。
表
Claims (12)
1.用于鞋面、鞋底或座椅套中的复合材料，其包含防水的水蒸气可透功能层以及透气双层复合物，其特征在于构造双层复合物使得面对功能层的双层复合物的层具有比面离功能层的双层复合物的层更高的亲水性和吸收性。
2.根据权利要求1的复合材料，其特征在于亲水性和吸收性在功能层的方向上连续地提高。
3.根据权利要求1或2的复合材料，其特征在于双层复合物的两层由非织物、针织物、机织物或其组合组成。
4.根据前述权利要求中一项或多项的复合材料，其特征在于构造双层复合物使得面对功能层的双层复合物的层由由较细纤维构成的非织物形成，且双层复合物的相对层由由较粗纤维构成的非织物形成。
5.根据前述权利要求中一项或多项的复合材料，其特征在于双层复合物包含聚酯作为其材料的一种，且构造双层复合物使得面对功能层的双层复合物的层由具有较低聚酯含量的非织物形成，且双层复合物的相对层由具有较高聚酯含量的非织物形成。
6.根据权利要求5的复合材料，其特征在于双层复合物包含聚酰胺作为另一材料。
7.根据前述权利要求中一项或多项的复合材料，其特征在于选择单独层使得建立在功能层的方向上提高的亲水性和吸收性梯度。
8.根据前述权利要求中一项或多项的复合材料，其特征在于功能层为由膨胀聚四氟乙烯(ePTFE)(Gore-Tex)、聚醚酯、聚醚酰胺、聚醚氨酯、聚酯和/或聚氨酯构成的薄膜或膜。
9.根据前述权利要求中一项或多项的复合材料，其特征在于面离双层复合物的功能层的面与针织物或针织间隔织物相邻。
10.根据前述权利要求中一项或多项的复合材料，其特征在于面离功能层的双层复合物的面与衬里相邻。
11.包含根据权利要求9的复合材料的座椅套。
12.包含根据权利要求10的复合材料的衣服物品、头巾、手套和鞋类物品。
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