CZ33149U1 - Usňový materiál se zlepšenými ekologickými parametry - Google Patents
Usňový materiál se zlepšenými ekologickými parametry Download PDFInfo
- Publication number
- CZ33149U1 CZ33149U1 CZ2019-36158U CZ201936158U CZ33149U1 CZ 33149 U1 CZ33149 U1 CZ 33149U1 CZ 201936158 U CZ201936158 U CZ 201936158U CZ 33149 U1 CZ33149 U1 CZ 33149U1
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- amount
- group
- parts
- leather material
- mixture
- Prior art date
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B9/00—Layered products comprising a layer of a particular substance not covered by groups B32B11/00 - B32B29/00
- B32B9/02—Layered products comprising a layer of a particular substance not covered by groups B32B11/00 - B32B29/00 comprising animal or vegetable substances, e.g. cork, bamboo, starch
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D06N—WALL, FLOOR, OR LIKE COVERING MATERIALS, e.g. LINOLEUM, OILCLOTH, ARTIFICIAL LEATHER, ROOFING FELT, CONSISTING OF A FIBROUS WEB COATED WITH A LAYER OF MACROMOLECULAR MATERIAL; FLEXIBLE SHEET MATERIAL NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D06N3/00—Artificial leather, oilcloth or other material obtained by covering fibrous webs with macromolecular material, e.g. resins, rubber or derivatives thereof
- D06N3/02—Artificial leather, oilcloth or other material obtained by covering fibrous webs with macromolecular material, e.g. resins, rubber or derivatives thereof with cellulose derivatives
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D06N—WALL, FLOOR, OR LIKE COVERING MATERIALS, e.g. LINOLEUM, OILCLOTH, ARTIFICIAL LEATHER, ROOFING FELT, CONSISTING OF A FIBROUS WEB COATED WITH A LAYER OF MACROMOLECULAR MATERIAL; FLEXIBLE SHEET MATERIAL NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D06N3/00—Artificial leather, oilcloth or other material obtained by covering fibrous webs with macromolecular material, e.g. resins, rubber or derivatives thereof
- D06N3/04—Artificial leather, oilcloth or other material obtained by covering fibrous webs with macromolecular material, e.g. resins, rubber or derivatives thereof with macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D06N—WALL, FLOOR, OR LIKE COVERING MATERIALS, e.g. LINOLEUM, OILCLOTH, ARTIFICIAL LEATHER, ROOFING FELT, CONSISTING OF A FIBROUS WEB COATED WITH A LAYER OF MACROMOLECULAR MATERIAL; FLEXIBLE SHEET MATERIAL NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D06N3/00—Artificial leather, oilcloth or other material obtained by covering fibrous webs with macromolecular material, e.g. resins, rubber or derivatives thereof
- D06N3/12—Artificial leather, oilcloth or other material obtained by covering fibrous webs with macromolecular material, e.g. resins, rubber or derivatives thereof with macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds, e.g. gelatine proteins
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Textile Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Synthetic Leather, Interior Materials Or Flexible Sheet Materials (AREA)
Description
Oblast techniky
Technické řešení se týká usňového materiálu se zlepšenými ekologickými parametry, který je určen pro použití v obuvnickém a galantemím průmyslu.
Dosavadní stav techniky
Výroba obuvi z přírodních usní, probíhající tradičním způsobem již po mnoho desetiletí, je spojena s některými operacemi s nepříznivým dopadem na životní prostředí, lidské zdraví a bezpečnost pracovníků. I když přírodní useň může být nazývána bio-materiálem, je více závislá na kritériích udržitelného rozvoje, než by se mohlo zdát, protože proces činění usní je spojen s užíváním nebezpečných sloučenin na bázi chrómu.
Alternativní usňové výrobky běžně vyráběné většinou ze syntetických materiálů, jako je polyuretan nebo polyvinylchlorid, v podstatě nejsou recyklovatelné a potřebují po skončení životnosti více než 50 let k úplnému rozpadu na skládkách.
V souvislosti se stále rostoucím povědomím nutnosti udržitelného rozvoje a požadavky s tím souvisejícími vyvíjejí některé segmenty oděvního, galantemího a obuvnického průmyslu iniciativu směrem ke snížení používání nebezpečných chemikálií a odbourání špatně recyklovatelného odpadu napříč celým výrobním a spotřebitelským řetězcem. Proto je velmi důležité vyvinout a vyrobit takové usňové materiály, které budou na přírodní bázi, proto budou snadno recyklovatelné - na rozdíl od syntetických usní na bázi polyuretanů, případně polyvinylchloridu - a které se vyhnou použití nebezpečných chemikálií při jejich přípravě - na rozdíl od tradičních přírodních usní. Tyto požadované nové usňové materiály by měly být současně vyrobitelné především z udržitelných zdrojů. Jedině takové materiály by mohly být skutečně považovány za ekologicky příznivé výrobky.
Ve sféře akademického výzkumu byly již provedeny první kroky k návrhu a vývoji nových materiálů jako alternativ k dosud používaným přírodním i syntetickým usním. Tyto materiály jsou biodegradabilní a kompostovatelné bez nebezpečných vlivů na skládkování. Mezi množstvím materiálů zkoumaných v poslední době v této souvislosti je zajímavá především celulóza získaná přírodním bakteriálním procesem - tzv. bakteriální celulóza - jako ideální základní komponenta pro ekologickou náhradu přírodní usně. Pozornost zasluhují především základní materiálové vlastnosti bakteriální celulózy, především ohebnost a poddajnost, současně s biokompatibilitou, biodegradabilitou a využitím obnovitelných zdrojů. Poslední studie autora Nam (2017), zkoumá a popisuje strukturní vlastnosti vícevrstvých materiálů z vláken z bakteriální celulózy. Výsledky ukazují lepší účinnost vícevrstvých materiálů použitých jako náhrada usně ohledně schopnosti ochránit nohu uživatele v tepelné pohodě srovnatelné s přírodní usní z hověziny nebo vepřovice. Velkou slabinou tohoto materiálu ale zároveň je snadná absorpce vody i vlhkosti z atmosféry nebo lidského těla, která je spojena s měknutím a ztrátou pevnosti v tahu.
V jiné nedávno zveřejněné studii „Malajský biokompozitní materiál“ byla popsána výroba hlavních složek bakteriální celulózy, získané z rostlinného odpadu - kokosového mléka a začleněných vláken z kokosových listů. Výrobci v těsné spolupráci s místními farmáři a zpracovatelskými jednotkami v Indii připravili biokomponentní materiál tvářením do podoby trojrozměrného výrobku. Materiál se vyznačuje opakním vzhledem, střední texturou, je měkký, lehký a bez zápachu, dobře odolný proti oděru a působení chemikálií. Jeho slabou stránkou je nízká úroveň propustnosti pro vlhkost a kyslík.
- 1 CZ 33149 U1
Další studie takových podniků, jako je Vegea, Pinatex a ScobyTec, naznačují pokrok ve výrobě náhrad usní z bakteriální celulózy za použití grepů, ananasů a čaje jako suroviny pro fermentaci. Budoucí výrobky z těchto surovin se dají být velmi slibné, budou-li vyráběny ve velkých sériích kvůli dosažení potřebné efektivity a udržitelnosti. Protože jsou tyto studie zatím v pilotní fázi, všechny aspekty plošného využití lze těžko předvídat. Omezení může představovat již samotná cenová dostupnost rostlinných zdrojů ve velkém měřítku.
Proto je neustále aktuální potřeba transformace a vývoje optimální rostlinné biomasy začleněné do bakteriální celulózy s cílem zlepšení úrovně usňových materiálů s přidanou hodnotou, které by díky novým složkám a receptuře zvýšily šance na skutečné uplatnění v oděvním a obuvnickém průmyslu. Navíc vývoj technologií v oblasti usňových materiálů z rostlinné kompozitní biomasy, vytváří slibnou platformu pro výrobu módních doplňků, které jsou levné ekologicky příznivé.
Úkolem technického řešení je připravit takové bio-komponentní směsi a metody jejich zpracování, které budou vyhovovat všem požadavkům kladeným na usňové materiály, zejména úrovni uživatelských vlastností, stejně tak jako ekologickým požadavkům během celého výrobního a uživatelského řetězce, včetně fáze zpracování odpadu.
Podstata technického řešení
Uvedené nevýhody a nedostatky dosud známých přírodních a syntetických usní a/nebo způsobů jejich výroby do značné míry odstraňuje usňový materiál se zlepšenými ekologickými parametry a způsob jeho výroby podle technického řešení. Podstata technického řešení spočívá v tom, že materiál obsahuje alespoň jeden biopolymer ze skupiny zahrnující substituovanou metylcelulózu a bakteriální celulózu, v množství 10 až 30 hmotn. dílů, alespoň jeden syntetický biodegradabilní polymer ze skupiny zahrnující polykaprolakton, kyselinu polymléčnou a polyvinylalkohol v množství 10 až 40 hmotn. dílů, alespoň jednu modifikační a zpracovatelskou složku na bázi rostlinné biomasy ze skupiny zahrnující kašovitou substanci z javorových listů a z odpadních jablek, v množství 10 až 50 hmotn. dílů, a dále jako změkčovadlo glycerol v množství 10 až 30 hmotn. dílů, přičemž celkové množství této směsi činí 100 hmotn. dílů.
Usňový materiál se zlepšenými ekologickými parametry podle technického řešení dále s výhodou obsahuje přídavek alespoň jednoho změkčovadla ze skupiny zahrnující nízkomolekulámí alifatické a aromatické polyestery a glykol-estery, v množství do 15 hmotn. dílů na 100 hmotn. dílů směsi.
Usňový materiál podle technického řešení dále s výhodou obsahuje přídavek alespoň jednoho organického síťovacího činidla ze skupiny zahrnující aldehydy, diizokyanáty, diepoxyglykoly, poly-epoxy-sloučeniny, epichlorhydrin, kyselinu citrónovou, v množství 5 až 15 hmotn. dílů na 100 hmotn. dílů směsi.
Hlavní výhodou usňového materiálu se zlepšenými ekologickými parametry podle technického řešení je přírodní a široce dostupná surovinová základna, využívající obnovitelných zdrojů, které jsou zpracovány přednostně využitím přírodních procesů, bez potřeby nebezpečných chemických látek. Současně je velkou předností, vyplývající rovněž z volby surovin, možnost bezpečné a jednoduché likvidace výrobků po ukončení životnosti, bez negativních dopadů na životní prostředí. Preferenční využití surovin rostlinného původu oproti živočišným surovinám u přírodních usní nebo oproti syntetickým polymerům u alternativních materiálů dává tušit i ekonomicky příznivou bilanci energie vložené do surovinové základny. Při plošném rozšíření, které umožní určité omezení produkce dosud používaných usňových materiálů, bude i tato skutečnost dalším možným ekologickým přínosem řešení podle technického řešení.
-2CZ 33149 U1
Objasnění výkresů
Obr. 1 přiložených výkresů znázorňuje závislosti napětí na prodloužení pro uvedené příklady.
Příklady uskutečnění technického řešení
K bližšímu objasnění podstaty technického řešení slouží dále uvedené příklady. Následující tabulka shrnuje složení směsí pro jednotlivé příklady:
Tabulka I
Př. | Složka (hmota, dílů) | |||||
HPMC/BC | ML/AP | PVA/PCL/PLA | GL | SFO/ESFO | Síťovadlo | |
1 | 10/0 | 35/15 | 0/10/0 | 30 | 0/0 | 0 |
2 | 0/30 | 25/0 | 0/10/0 | 25 | 0/0 | 5 |
3 | 0/30 | 10/0 | 10/20/0 | 10 | 0/10 | 10 |
4 | 0/30 | 10/0 | 10/20/10 | 10 | 0/0 | 10 |
HPMC - hydroxypropyl-metylcelulóza; BC - bakteriální celulóza; ML - rostlinná biomasa z javorových listů; AP - rostlinná biomasa z jablečné kašovité substance; PVA polyvinylalkohol; PCL - polykaprolakton; PLA - kyselina polymléčná; GL - glycerol; SFO slunečnicový olej; ESFO - esterifikovaný slunečnicový olej.
Příklad 1
Odpad z javorových listů (ML) i odpad z jablečné hmoty (AP) byl extrahován ve formě rostlinné biomasy alkalickým zpracováním za použití 8% NaOH při teplotě 200 °C po dobu 1 h. Následovalo vymývání vodou o pH 7 a sušení po dobu 24 h při teplotě 80 °C na konstantní hmotnost. Po získání obou produktů byly doplněny ostatní složky dle výše uvedené tabulky s výjimkou PCL a směs důkladně homogenizována v třecí misce za vzniku jemné pasty, tato byla litím tvářena pod tlakem do podoby plošného útvaru. Dále byla připravena vrstva z polykaprolaktonu pomocí 10% roztoku PCL v dichlormetanu sušením na vzduchu a následně umístěna mezi dvě vrstvy již připraveného kompozitního materiálu obsahujícího rostlinnou biomasu. Celek byl zalisován při teplotě 60 °C za vzniku vícevrstvé struktury o tloušťce 1 mm. Následovalo volné sušení na vzduchu při teplotě 20 °C do konstantní hmotnosti.
Získaný vzorek vykazoval vlastnosti uvedené v tabulce II (umístěna za příkladem 4) - tato tabulka shrnuje hodnoty dosažené ve všech příkladech.
Příklad 2
Extrakce a čištění složky rostlinné biomasy (ML) byly provedeny analogicky jako v příkladu 1 s tím, že pro extrakci byl použit 12% NaOH při teplotě 150 °C po dobu 2 h, vymývání vodou o pH 9 a sušení po dobu 5 dnů při teplotě 50 °C. Následně byla opět provedena homogenizace všech složek dle Tabulky I s výjimkou polykaprolaktonu v třecí misce. Podobně byla připravena i vrstva z polykaprolaktonu, zde cestou 10% roztoku a následným umístěním produktu mezi dvě vrstvy již připraveného kompozitního materiálu obsahujícího rostlinnou biomasu. Celek byl stlačen a síťován při teplotě 120 °C po dobu 10 min a volně sušen při teplotě 30 °C do konstantní hmotnosti.
Získaný vzorek vykazoval vlastnosti uvedené, v již zmíněné tabulce II (za příkladem 4).
Příklad 3
Byla připravena směs rostlinné biomasy (ML) extrahované loužením, vymýváním a sušením jako v předchozích příkladech. Následně byly přidány ostatní složky dle výše uvedené Tabulky I s výjimkou PVA a směs důkladně homogenizována v třecí misce za vzniku jemné pasty. Potom byl přidán polyvinylalkohol ve formě vláken (< 3 mm délky a ~ 20 pm průměru), tato směs byla důkladně homogenizována v třecí misce za vzniku jemné pasty. Následně byl 30% roztok polykaprolaktonu v dichlormetanu a směs míchána v rotační nožové míchačce a pak litím tvářena do podoby plošného útvaru, sušena na vzduchu při teplotě 120 °C po dobu 30 min.
Získaný vzorek vykazoval vlastnosti uvedené v tabulce II (za příkladem 4).
Příklad 4
Podobně jako v příkladu 3 byla připravena směs, avšak s použitím 15% roztoku polykaprolaktonu v dichlormetanu ke zlepšení ohebnosti a pevnosti materiálu. Homogenní směs byla tvářena pod tlakem do podoby plošného útvaru a opět volně sušena do konstantní hmotnosti.
Získaný vzorek vykazoval vlastnosti uvedené v tabulce II:
Následující tabulka shrnuje hodnoty mechanických vlastností pro jednotlivé příklady:
Tabulka II
Příklad | Pevnost v tahu (MPa) | Prodloužení při přetržení (%) | Pevnost při přetržení (N/mm) | Modul pružnosti (MPa) |
1 | 1,89 | 1,88 | 28,47 | 136,70 |
2 | 0,53 | 3,59 | 7,89 | 110,30 |
3 | 1,86 | 13,98 | 27,94 | 78,34 |
4 | 2,08 | 16,45 | 31,24 | 72,17 |
Průmyslová využitelnost
Usňový materiál podle technického řešení je vhodný pro využití při výrobě svršků v obuvnickém průmyslu. Využití nalezne také v oděvním průmyslu a v galanterii při výrobě tašek, kabelek, batohů a kufrů. Je vhodný také pro čalounické aplikace v automobilech i v nábytkářství a při výrobě bytových doplňků.
NÁROKY NA OCHRANU
Claims (3)
1. Usňový materiál se zlepšenými ekologickými parametry, vyznačující se tím, že obsahuje alespoň jeden biopolymer ze skupiny zahrnující substituovanou metylcelulózu a bakteriální celulózu, v množství 10 až 30 hmotn. dílů, alespoň jeden syntetický biodegradabilní polymer ze skupiny zahrnující polykaprolakton, kyselinu polymléčnou a polyvinylalkohol v množství 10 až 40 hmotn. dílů, alespoň jednu modifikační a zpracovatelskou složku na bázi rostlinné biomasy ze skupiny zahrnující kašovitou substanci z javorových listů a z odpadních jablek, v množství 10 až
-4CZ 33149 U1
50 hmotn. dílů, a dále jako změkčovadlo glycerol v množství 10 až 30 hmotn. dílů, přičemž celkové množství této směsi činí 100 hmotn. dílů.
2. Usňový materiál se zlepšenými ekologickými parametry podle nároku 1, vyznačující se tím,
5 že obsahuje přídavek alespoň jednoho změkčovadla ze skupiny zahrnující nízkomolekulámí alifatické a aromatické polyestery a glykol-estery, v množství do 15 hmotn. dílů na 100 hmotn. dílů směsi.
3. Usňový materiál se zlepšenými ekologickými parametry podle nároku 1, vyznačující se tím, ío že obsahuje přídavek alespoň jednoho organického síťovacího činidla ze skupiny zahrnující aldehydy, diizokyanáty, diepoxyglykoly, poly-epoxy-sloučeniny, epichlorhydrin, kyselinu citrónovou, v množství 5 až 15 hmotn. dílů na 100 hmotn. dílů směsi.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CZ2019-36158U CZ33149U1 (cs) | 2019-04-23 | 2019-04-23 | Usňový materiál se zlepšenými ekologickými parametry |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CZ2019-36158U CZ33149U1 (cs) | 2019-04-23 | 2019-04-23 | Usňový materiál se zlepšenými ekologickými parametry |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CZ33149U1 true CZ33149U1 (cs) | 2019-08-27 |
Family
ID=67769804
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CZ2019-36158U CZ33149U1 (cs) | 2019-04-23 | 2019-04-23 | Usňový materiál se zlepšenými ekologickými parametry |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CZ (1) | CZ33149U1 (cs) |
-
2019
- 2019-04-23 CZ CZ2019-36158U patent/CZ33149U1/cs active Protection Beyond IP Right Term
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Balda et al. | Banana fibre: a natural and sustainable bioresource for eco-friendly applications | |
Asim et al. | A review on pineapple leaves fibre and its composites | |
Liu et al. | Biodegradability of poly (butylene succinate)(PBS) composite reinforced with jute fibre | |
Ishak et al. | Sugar palm (Arenga pinnata): Its fibres, polymers and composites | |
Kalka et al. | Biodegradability of all-cellulose composite laminates | |
Khalil et al. | The use of bamboo fibres as reinforcements in composites | |
Sahari et al. | A new approach to use Arenga pinnata as sustainable biopolymer: Effects of plasticizers on physical properties | |
Provin et al. | Use of bacterial cellulose in the textile industry and the wettability challenge—a review | |
CN101914223A (zh) | 改性淀粉-聚乙烯醇基复合塑料薄膜的制备方法 | |
Saha et al. | Environmentally friendly and animal free leather: Fabrication and characterization | |
Sahari et al. | Degradation characteristics of SPF/SPS biocomposites | |
Kwak et al. | High-toughness natural polymer nonwoven preforms inspired by silkworm cocoon structure | |
Rathinamoorthy et al. | Mycelium as sustainable textile material–review on recent research and future prospective | |
Phan et al. | Fabrication and characterization of patterned leather-like biomaterial derived from Brazilein/Glycerol-finished Bacterial Cellulose by using 3-in-1 textile finishing process | |
Smriti et al. | Recent developments of the nanocellulose extraction from water hyacinth: A review | |
Ragab et al. | Utilization of regenerated cellulose fiber (banana fiber) in various textile applications and reinforced polymer composites | |
Mazotto | Biopolymers in the leather industry | |
CZ33149U1 (cs) | Usňový materiál se zlepšenými ekologickými parametry | |
Bassyouni et al. | Bio-based hybrid polymer composites: a sustainable high performance material | |
Samanta et al. | Recycled fibrous and nonfibrous biomass for value-added textile and nontextile applications | |
CZ309197B6 (cs) | Usňový materiál se zlepšenými ekologickými parametry a způsob jeho přípravy | |
Guleria et al. | Preparation of starch-based biocomposites reinforced with mercerized lignocellulosic fibers: Evaluation of their thermal, morphological, mechanical, and biodegradable properties | |
Hazrol et al. | Recent development in kenaf (Hibiscus cannabinus)-based biocomposites and their potential industrial applications: A review | |
Nguyen et al. | Treatment of Water Hyacinth Fibers to Improve Mechanical and Microstructural Properties of Green Composite Materials | |
Sandeep et al. | Extraction and characterization of physicochemical and tensile properties of Aegle marmelos fiber |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
FG1K | Utility model registered |
Effective date: 20190827 |
|
ND1K | First or second extension of term of utility model |
Effective date: 20230406 |