ES2331947T3 - Articulo impermeable y respirable compuesto por capas con una resistencia mecanica elevada. - Google Patents

Articulo impermeable y respirable compuesto por capas con una resistencia mecanica elevada. Download PDF

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Abstract

Artículo impermeable y respirable, compuesto por capas que comprende por lo menos una membrana de polímero hidrófilo, caracterizado porque dicha membrana está acoplada a un sustrato que es permeable al agua y comprende unas fibras para materiales que son tecnológicamente conocidas en sí como compuestos, siendo dicho polímero hidrófilo el poliuretano a base de poliéter y/o poliéster, estando formado dicho sustrato por unas capas de fibras de carbono y/o de vidrio y/o de polipropileno y/o de poliéster tejidas con distintas orientaciones: trama, urdimbre, oblicua, y en el que las fibras del sustrato están impregnadas con resinas tales como las resinas fenólicas, las resinas de poliuretano, las resinas epoxi, los cauchos naturales o sintéticos que están diseñados para transmitir la carga al conjunto entero de fibras, siendo tal la impregnación que se evita la creación de una capa compacta para evitar comprometer la respirabilidad.

Description

Artículo impermeable y respirable compuesto por capas con una resistencia mecánica elevada.
Campo técnico
La presente invención se refiere a un artículo impermeable y respirable, compuesto por capas.
Antecedentes de la técnica
Ya son conocidos los artículos impermeables y respirables, compuestos por capas, particularmente en el campo de las prendas de vestir y el calzado, que están constituidos en la práctica por una membrana a base de politetrafluoroetileno expandido, poliuretano microporoso y/o hidrófilo conjuntamente con la laminación a una malla de soporte de material plástico.
De hecho la membrana, de forme inherente, es incapaz de soportarse a si misma, dado que en la práctica está constituida por una película sumamente delgada.
Las aplicaciones que emplean unas membranas respirables e impermeables se dan a conocer en varias patentes a nombre del mismo solicitante, relacionadas con las suelas impermeables y respirables para el calzado.
A título de ejemplo, la patente US nº 5.044.096 y el documento EP-0382904, que se incorporan a la presente memoria como referencia, dan a conocer una suela constituida por:
-
una parte inferior de caucho o material sintético que presenta unas microperforaciones pasantes,
-
una membrana de material microporoso respirable e impermeable que cubre la parte inferior,
-
una parte superior, preferentemente de caucho u otro material sintético, que se monta en la parte inferior y presenta unos orificios pasantes.
\vskip1.000000\baselineskip
En la práctica, la membrana y la parte superior pueden constituir el elemento compuesto por capas citado en la introducción a la presente memoria, que está unido herméticamente y por el perímetro a la parte inferior.
Aunque la suela que presenta las características descritas anteriormente ha estado disponible en el comercio desde hace varios años, y se ha reconocido unánimemente que es capaz de asegurar un intercambio adecuado de calor y vapor de agua entre el microclima en la parte interior del calzado y el del exterior, se ha demostrado que la suela adolece de unos inconvenientes, incluyendo particularmente, la tendencia de la membrana a desgarrarse debido a su distinto alargamiento con respecto a la parte inferior (banda de rodadura) con la que está montada monolíticamente en su zona periférica.
La membrana que se utiliza es de politetrafluoroetileno expandido.
Este material presenta una baja elasticidad, mientras que la suela tiene que presentar una elevada elasticidad y flexibilidad por su propia naturaleza y en vista de los requisitos de la aplicación.
La malla de soporte empleada se caracteriza por una resistencia a la tracción reducida (resistencia a la rotura de aproximadamente 150 N y alargamiento final de aproximadamente el 50%), y por lo tanto no contribuye en gran medida a la membrana.
Por consiguiente, la membrana no puede absorber las tensiones inducidas en ella como consecuencia de las deformaciones flectores de la suela producidas por los movimientos realizados durante el uso, y como resultado, tiende a desgarrarse y perder sus propiedades impermeables.
Normalmente, un elemento protector, habitualmente de fieltro de poliéster, se dispone debajo de la membrana, pero se ha mostrado incapaz por si solo de absorber las tensiones inducidas por las deformaciones de la suela.
No se emplean las membranas de poliuretano debido a sus pobres características mecánicas (alargamiento final aproximadamente el 50%, resistencia a la rotura aproximadamente 150 N).
Exposición de la invención
El propósito de la presente invención consiste en proporcionar un artículo impermeable y respirable, compuesto por capas que pueda sustituir los que comprenden actualmente las membranas de politetrafluoroetileno, y está caracterizado porque presenta unas características de resistencia mecánica mejores, particularmente porque presenta un alargamiento reducido y una alta resistencia a la rotura.
Dentro de este propósito, un objetivo de la presente invención consiste en proporcionar un elemento compuesto por capas, capaz de soportar mayores tensiones que las que normalmente se generan, particularmente en las aplicaciones para el calzado.
Otro objetivo consiste en proporcionar un elemento compuesto por capas que presente unas características de impermeabilidad y respirabilidad, por lo menos equivalentes a las de los artículos del mismo tipo que ya se están utilizando.
Este propósito y estos objetivos, que se pondrán de manifiesto más claramente a continuación, se alcanzan mediante un artículo impermeable y respirable, compuesto por capas, según la reivindicación 1.
Otras características y ventajas de la invención se pondrán de manifiesto a partir de la siguiente descripción de una forma de realización preferida de la misma, proporcionada únicamente a título de ejemplo no limitativo.
Modos de poner en práctica la invención
Son conocidos unos polímeros concretos, por ejemplo los poliuretanos a base de poliéter y/o poliéster, que se caracterizan porque presentan unas específicas características hidrófilos (temporales o estables) causadas por unos dipolos existentes en la cadena molecular.
Estos materiales son fluidos antes de polimerizarse y por lo tanto son aptos para ser untados sobre unos sustratos temporales de proceso o sobre unos sustratos definitivos que comprenden fibras para materiales, conocidas en sí tecnológicamente como un compuesto, particularmente con un alargamiento final de sustancialmente el 5% o menos y una resistencia a la rotura de sustancialmente 1000 N o más.
Dichos polímeros pueden volver al estado fluido mediante su disolución en unos disolventes adecuados.
Después de la polimerización o la eliminación del disolvente por secado, la membrana obtenida del untado (con un espesor del orden de un décimo de un milímetro) es capaz inherentemente de soportar de forma elástica un alargamiento final considerable (mayor del 50%) y presenta una resistencia a la rotura comparable con la de las membranas de politetrafluoroetileno conocidas.
Con el fin de conseguir las características mecánicas, el sustrato puede formarse asimismo a partir de unos sustratos de fibras de carbono y/o de vidrio y/o de polipropileno y/o de poliéster tejidas con distintas orientaciones: trama, urdimbre, oblicua.
Esto se hace para asegurar de forma convencional la resistencia óptima a la deformación en todos los sentidos, aunque en los sentidos longitudinal y transversal pueden considerarse resulta suficiente.
En una forma de realización que no forma parte de la invención reivindicada, el sustrato puede asumir la forma de una celosía constituida por bandas de fibras tejidas e impregnadas, que dejan unos huecos amplios para el paso del aire.
Las fibras del sustrato pueden estar impregnadas con unos resinas proporcionadas adecuadamente, tales como las resinas fenólicas, las resinas de poliuretano, las resinas de epoxi, los cauchos naturales o sintéticos que están diseñados a transmitir la carga al conjunto entero de fibras.
Como alternativa, el polímero que constituye la membrana puede actuar asimismo a modo de agente de impregnación.
La impregnación debe realizarse para evitar la creación de una capa compacta, con el fin de evitar comprometer la respirabilidad.
Con este fin, se pueden proporcionar unos orificios pasantes en el sustrato.
Como alternativa, que no forma parte de la invención reivindicada, se puede proporcionar el sustrato mediante unas fibras que presentan unas características similares a las que se han descrito anteriormente, pero con un punto de fusión bajo, de modo que mediante un proceso de prensado en caliente se puede fundir una parte de dichas fibras con el fin de agruparlas mediante la fundición, produciéndose de este modo la impregnación.
Como alternativa, que no forma parte de la invención reivindicada, el sustrato puede constituirse a partir de un conjunto de fibras de los tipos descritos anteriormente, incorporadas en la masa del polímero en una disposición aleatoria, y en tal cantidad que se forme un compuesto en el que el polímero constituye simultáneamente tanto la matriz para conectar mutuamente las fibras como la membrana impermeable y respirable.
El artículo compuesto por capas se produce de forma conveniente con un espesor del orden de 1 a 3 mm.
\newpage
Una vez realizado el untado a temperatura ambiente, el sustrato de fibras largas se acopla al material de untado antes de su polimerización, es decir, antes de volverse sólido.
A continuación, el conjunto debe polimerizarse, y esta transformación se puede inducir con calor (del orden de 30 a 40ºC) y/o la aplicación de radiación con una longitud de onda adecuada (por ejemplo, rayos ultravioleta) y/o la variación de la humedad en el aire ambiente.
De esta manera, la estructura de fibras largas está sumergida total o parcialmente en la masa de polímero.
Incluso la polimerización puede ser inducida por la presencia de polvo y/o humedad atmosférica.
En el caso del acoplamiento permanente a un sustrato, el resultado final consiste en un artículo compuesto por capas que comprende por lo menos una membrana permeable y respirable que se unta, y por lo tanto está acoplada íntimamente, a por lo menos una superficie de un sustrato de material permeable.
Desde el punto de vista de la producción industrial, se puede proporcionar la aplicación directa y continua del poliuretano fluido, mediante un alimentador dotado de una cuchilla, a un sustrato que avanza continuamente (por ejemplo mediante una banda transportadora), y su introducción posterior en un horno.
En un caso alternativo, el poliuretano líquido se puede aplicar, mediante un alimentador provisto de una cuchilla, a una superficie provisional (papel antiadhesivo), empezando la etapa de polimerización de modo que la membrana asuma una determinada consistencia pero todavía puede adherirse a un sustrato textil de fibras largas y realizar el acoplamiento a dicho sustrato.
En otro caso, la membrana se puede proporcionar por separado y a continuación acoplarse al sustrato (a una o ambas superficies del mismo) al unirse a una capa constituida por el mismo constituyente de la membrana.
En otra alternativa, se puede proporcionar la impregnación del sustrato con el poliuretano.
En la práctica se ha demostrado que se han conseguido el propósito y los objetivos perseguidos de la presente invención.
De hecho, se ha diseñado un artículo impermeable y respirable, compuesto por capas, que es capaz de sustituir los que comprenden actualmente membranas de politetrafluoroetileno, dado que se adhiere gracias a unas mejores características de resistencia mecánica, particularmente un alargamiento inferior y una resistencia a la rotura más elevada.
De hecho, el artículo compuesto por capas combina la membrana de polímero hidrófilo, tal como el poliuretano a base de poliéter y/o poliéster, que presenta una elasticidad elevada (se puede estimar el alargamiento último en el 50%), con un sustrato que presenta unos valores de alargamiento de menos del 5% y una resistencia a la rotura mayor de 1000 N.
Por lo tanto, el artículo compuesto por capas es capaz de soportar las tensiones más elevadas que las que se producen normalmente, particularmente en las aplicaciones para el calzado.
Además el artículo presenta unas características de impermeabilidad y respirabilidad que equivalen por lo menos las de los artículos del mismo tipo que ya se están utilizando.
La invención concebida de este modo es susceptible de numerosas modificaciones y variaciones, todas ellas comprendidas en el alcance del concepto inventivo.
En la práctica, los materiales que se han utilizado, siempre que sean compatibles con el uso contingente, así como las dimensiones, pueden ser cualesquiera según las necesidades.
Las exposiciones en la solicitud de patente italiana nº PD2000A000244 de la cual la presente solicitud reivindica prioridad, se incorporan a la presente memoria como referencia.

Claims (3)

1. Artículo impermeable y respirable, compuesto por capas que comprende por lo menos una membrana de polímero hidrófilo, caracterizado porque dicha membrana está acoplada a un sustrato que es permeable al agua y comprende unas fibras para materiales que son tecnológicamente conocidas en sí como compuestos, siendo dicho polímero hidrófilo el poliuretano a base de poliéter y/o poliéster, estando formado dicho sustrato por unas capas de fibras de carbono y/o de vidrio y/o de polipropileno y/o de poliéster tejidas con distintas orientaciones: trama, urdimbre, oblicua, y en el que las fibras del sustrato están impregnadas con resinas tales como las resinas fenólicas, las resinas de poliuretano, las resinas epoxi, los cauchos naturales o sintéticos que están diseñados para transmitir la carga al conjunto entero de fibras, siendo tal la impregnación que se evita la creación de una capa compacta para evitar comprometer la respirabilidad.
2. Procedimiento para la fabricación de un artículo compuesto por capas según la reivindicación 1, que consiste en:
-
aplicar el polímero fluido mediante un alimentador a una superficie provisional,
-
empezar la etapa de polimerización de modo que la membrana asuma una determinada consistencia, y
-
acoplar al sustrato al completar la polimerización.
3. Procedimiento para la fabricación de un artículo compuesto por capas según la reivindicación 1, que consiste:
-
producir la membrana por separado, y
-
acoplarla al sustrato al unirse con una capa constituida por el mismo polímero que constituye la membrana.
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