IT201800010418A1 - Struttura perfezionata di tessuto - Google Patents

Description

STRUTTURA PERFEZIONATA DI TESSUTO

DESCRIZIONE

Il presente trovato ha per oggetto una struttura perfezionata di tessuto.

Oggigiorno sono noti e diffusi tessuti atti a promuovere la ventilazione all'interno di capi di abbigliamento, favorendo, al contempo, l'allontanamento del sudore in fase vapore dal corpo dell'utilizzatore.

Tali tessuti sono particolarmente vantaggiosi soprattutto in capi per l'utilizzo nella stagione calda o per uso sportivo.

In queste circostanze, infatti, il corpo dell'utilizzatore necessita di una più efficace rimozione del calore e del sudore prodotti.

Il documento brevettuale US 5,746,013 ad opera dell'azienda Faytex Corp., ad esempio, contiene gli insegnamenti per la realizzazione di un tessuto comprendente:

- uno strato esterno a maglia, in materiale idrofilico,

- uno strato interno a maglia, in materiale idrofobico, che è posto a contatto con il corpo dell'utilizzatore e che è distanziato dallo strato esterno,

- una pluralità di fibre monofilamento di materiale idrofobico, che si estendono fra gli strati esterno ed interno e che sono interconnesse con gli strati, esterno ed interno, in modo da distanziarli e definire una camera d'aria.

Un tale tessuto favorisce l'allontanamento del sudore in fase liquida dal corpo dell'utilizzatore, ma non l'allontanamento del sudore in fase vapore.

Il brevetto EP 2007235 B1, ad opera dello stesso richiedente, contiene gli insegnamenti che rappresentano un miglioramento rispetto al tessuto insegnato nel documento US 5,746,013.

In particolare, il documento EP 2007235 B1 contiene gli insegnamenti per la realizzazione di un tessuto che comprende uno strato, rivolto verso il corpo dell'utilizzatore, provvisto di passaggi preferenziali per l'allontanamento del sudore in fase vapore sfruttando il fenomeno della convezione: il cosiddetto "effetto camino".

Anche tale tecnica nota, seppure vantaggiosa, presenta degli aspetti perfettibili: i passaggi preferenziali del tessuto sono infatti costituiti dall'alternarsi di coste, costituite da delle strisce di tessuto a contatto con il corpo dell'utilizzatore, e canali.

Localmente, dove il tessuto è a contatto con il corpo dell'utilizzatore, il meccanismo della convezione è sostanzialmente nullo.

Ciò è dovuto al fatto che la convezione è un fenomeno di trasporto di calore e sudore in fase vapore determinato da un gradiente di pressione e caratterizzato da moti di circolazione interni al fluido, costituito dall'aria contenuta nei canali, che sono ostacolati, o addirittura impediti, dove il tessuto aderisce al corpo dell'utilizzatore.

Inoltre, il tessuto è costituito da filati in materiale polimerico, principalmente poliestere, polipropilene e poliammide. Questi materiali presentano una conducibilità termica piuttosto modesta, pertanto non facilitano la dissipazione del calore prodotto dal corpo dell'utilizzatore ma, al contrario, contribuiscono al suo surriscaldamento, favorendo e alimentando una sensazione di discomfort nell'utilizzatore.

Il compito del presente trovato è quello di realizzare una struttura di tessuto che sia in grado di migliorare la tecnica nota in uno o più degli aspetti sopra indicati.

Nell'ambito di tale compito, uno scopo del trovato è quello di realizzare una struttura di tessuto in grado di migliorare la dissipazione del calore prodotto dal corpo dell'utilizzatore.

Un altro scopo del trovato è quello di realizzare una struttura di tessuto in grado di favorire l'allontanamento di calore e sudore in fase vapore aumentando l'effetto camino rispetto alle strutture di tessuto di tipo noto.

Inoltre, la presente invenzione si prefigge lo scopo di superare gli inconvenienti della tecnica nota in modo alternativo ad eventuali soluzioni esistenti.

Non ultimo scopo del trovato è quello di realizzare una struttura di tessuto che sia di elevata affidabilità, di relativamente facile realizzazione e a costi competitivi.

Questo compito, nonché questi ed altri scopi che meglio appariranno in seguito, sono raggiunti da una struttura di tessuto comprendente:

- un primo strato, traspirante, atto ad essere rivolto verso il corpo dell'utilizzatore, - un secondo strato, presentante passaggi preferenziali per il sudore in fase di vapore da detto primo strato verso l'esterno,

- un terzo strato, traspirante ed opposto a detto primo strato,

detto secondo strato essendo compreso tra detto primo strato e detto terzo strato, detta struttura caratterizzata dal fatto che detto primo strato comprende fibre di materiale termicamente conduttore.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi del trovato risulteranno maggiormente dalla descrizione di alcune forme di esecuzione preferite, ma non esclusive, della struttura di tessuto secondo il trovato, illustrate, a titolo indicativo e non limitativo, negli uniti disegni, in cui:

- la figura 1 illustra una struttura di tessuto secondo il trovato in una prima forma realizzativa;

- la figura 2 illustra una struttura di tessuto secondo il trovato in una seconda forma realizzativa.

Con riferimento alle figure citate, una struttura di tessuto secondo il trovato è indicata globalmente con il numero di riferimento 10.

La struttura 10 comprende:

- un primo strato 11, traspirante, atto ad essere rivolto verso il corpo dell'utilizzatore, - un secondo strato 12, presentante passaggi preferenziali per il sudore in fase di vapore dal primo strato 11 verso l'esterno,

- un terzo strato 13, traspirante ed opposto al primo strato.

Il terzo strato 13 è atto ad essere rivolto verso l'esterno del capo d'abbigliamento a cui è applicata la struttura 10 di tessuto.

Il secondo strato 12 è compreso tra il primo strato 11 ed il terzo strato 13.

Una delle peculiarità del trovato consiste nel fatto che il primo strato 11 è costituito da una pluralità di strisce 14 di materiale traspirante e termicamente conduttore.

Con l'espressione "materiale termicamente conduttore" si intende un materiale contenente una pluralità di fibre conduttrici di calore, caratterizzate da una conducibilità termica superiore a 0.06 W/m ∙K.

Più preferibilmente la conducibilità termica delle fibre conduttrici è superiore a 0.08 W/m ∙K.

Le strisce di materiale traspirante e conduttore 14 contengono una percentuale di fibre conduttrici convenientemente superiore a circa il 30%, più preferibilmente superiore a circa il 60%, ancora più preferibilmente superiore a circa il 90%.

In una forma realizzativa particolarmente vantaggiosa tali strisce 14 sono sostanzialmente costituite solo da fibre conduttrici.

Queste strisce 14 sono caratterizzate da un valore di flusso radiante convenientemente superiore a 0.15 W/cm<2>, più preferibilmente superiore a 0.17 W/cm<2>, ancor più preferibilmente superiore a 0.20 W/cm<2>.

Il valore di flusso radiante è definito come un picco del flusso di calore trasferito da una piastra con una determinata superficie e peso ad un provino che si trova ad una temperatura inferiore, determinato un istante dopo che la piastra viene messa in contatto con il provino.

La determinazione di questo valore avviene testando cinque provini di tessuto di forma quadrata e lato di 20 cm, tenuti per 24 h alle condizioni di 20±2°C e umidità relativa del 65%±2%.

Si utilizza uno strumento di misura conosciuto con il nome di KES-F7 THERMO LABO II, o equivalente, attendendo 15 minuti dall'accensione perché tutti i parametri siano a regime.

Viene accesa la piastra riscaldante dello strumento di misura impostando la temperatura a 35.0±0.1°C. Sulla piastra riscaldante viene collocata la piastra rilevatrice dello strumento di misura che, all'equilibrio termico, si trova ad una temperatura di 35.0±0.1°C.

Un contenitore pieno d'acqua, che simula le condizioni ambientali, viene portato alla temperatura di 20.0±0.1°C, e su di esso viene posizionato un provino di tessuto in modo che la faccia del tessuto da rivolgere, in uso, verso il corpo di un utilizzatore sia rivolta verso l'alto.

La piastra rilevatrice viene velocemente collocata sul provino con una pressione di contatto di circa 980 Pa e contemporaneamente viene avviata la rilevazione del flusso di calore trasferito dalla piastra rilevatrice al tessuto, espressa in W/cm<2>.

La media dei cinque valori sperimentali ottenuti sui cinque provini diversi è il valore di flusso radiante.

Un esempio di materiale particolarmente adatto alle strisce 14 è costituito da un materiale comprendente fibre di polietilene del tipo UHMW (ultra-high molecular weight) caratterizzato da un una conducibilità termica superiore a circa 0.1 W/m∙K e noto con il nome commerciale di Tsunooga, dell'azienda Toyobo Co., Ltd. di Osaka, Giappone.

Un altro materiale particolarmente adatto alle strisce 14 è costituito da un materiale comprendente fibre di polietilene del tipo UHMW noto con il nome commerciale di Dyneema, dell'azienda Royal DSM N.V. di Delft, Olanda.

In alternativa, si possono utilizzare fibre comprendenti materiali conduttori di calore quali ad esempio rame, alluminio, grafene o similari.

Le strisce 14 possono comprendere fibre di materiale termicamente non conduttore.

Con l'espressione "materiale termicamente non conduttore" nella presente descrizione si intende un materiale con una conducibilità termica inferiore, almeno di un ordine di grandezza, rispetto a quella del materiale termicamente conduttore.

Questo materiale non conduttore è, ad esempio, poliestere e/o polietilene e/o poliammide e/o similari.

Tali materiali presentano una conducibilità termica compresa tra circa 0.02 e circa 0.04 W/m∙K.

La composizione delle strisce 14 può essere stabilita in modo da ottenere la migliore prestazione della struttura 10 in rapporto ai costi di realizzazione.

Gli strati secondo 12 e terzo 13, traspiranti, sono costituiti da fibre di materiale preferibilmente sintetico quale poliestere e/o polietilene e/o poliammide e/o similari.

Gli strati secondo 12 e terzo 13 possono comprendere fibre di materiale conduttore in percentuale variabile, ad esempio, superiore a circa il 30%, 60% o 90%.

Tali strati secondo 12 e terzo 13 possono essere sostanzialmente costituiti solo da fibre di materiale conduttore.

In particolare, il secondo strato 12 definisce dei passaggi preferenziali per il transito del sudore in fase vapore dal primo strato 11 verso l'esterno.

Con il termine "preferenziali", nella presente descrizione, si intende "soggetti a preferenza" da parte del sudore che, in fase vapore, quando incontra un materiale che presenta una zona con passaggi e una zona senza, è attratto dai passaggi ed è soggetto a "preferirli".

Il sudore in fase vapore preferisce la zona che contiene i passaggi rispetto alla zona che ne è priva.

Tali passaggi preferenziali sono costituiti, nella forma realizzativa indicata in figura 1, da una serie di canali 15, intervallati da una serie di coste 16.

In particolare, tra due canali 15 consecutivi è posta una costa 16.

Questi canali 15, quando sono disposti prevalentemente in verticale rispetto ad un assetto d'uso del capo di abbigliamento, a cui è applicata la struttura di tessuto 10, favoriscono la risalita del sudore in fase vapore dal basso del capo di abbigliamento verso l'alto.

L'aria calda e umida derivante dalla sudorazione tende, infatti, ad espandersi naturalmente per effetto del suo calore e a spostarsi dal basso verso l'alto per effetto camino.

É da notare che alcune fibre del secondo strato 12, per via del processo di realizzazione della struttura di tessuto 10, possono intersecarsi con alcune fibre delle strisce 14, senza pregiudicarne la funzionalità.

In corrispondenza delle coste 16 la struttura di tessuto 10, e in particolare il primo strato 11, è in contatto con il corpo dell'utilizzatore ed in tali zone vi è una sensibile diminuzione dell'effetto camino, a causa del minore spazio a disposizione per espandersi dell'aria calda e umida rispetto a quello contenuto nei canali 15.

In corrispondenza delle coste 16 il primo strato 11, termicamente conduttivo, sottrae calore al corpo dell'utilizzatore trasferendolo al secondo strato 12.

In tal modo si diminuisce la temperatura del corpo prevenendone il surriscaldamento e limitando la sudorazione, con un conseguente miglioramento del comfort percepito dall'utilizzatore.

Nel passaggio attraverso il secondo strato 12 questo calore, sottratto dal primo strato 11 al corpo dell'utilizzatore, riscalda l'aria calda umida contenuta all'interno dei canali 15 promuovendone la risalita verso l'alto, e agendo dunque da promotore dell'effetto camino.

Qualora il secondo strato 12 e/o il terzo strato 13 comprendano, vantaggiosamente, fibre di materiale conduttore, queste ultime facilitano il passaggio del calore verso l'esterno della struttura 10 e dunque lontano dal corpo dell'utilizzatore.

La conduzione del calore avviene in maniera sostanzialmente istantanea, e promuove continuamente il meccanismo della convezione.

La convezione, a sua volta, grazie al moto di circolazione dell'aria, raffredda il secondo strato 12.

L'abbassamento della temperatura del secondo strato 12, e di conseguenza del primo strato 11, promuove il flusso termico diretto dal corpo dell'utilizzatore verso il primo strato 11.

L'azione combinata, dovuta al fenomeno della conduzione e a quello della convezione, ritardando e limitando la sudorazione, consente un miglioramento del comfort percepito dall'utilizzatore.

Le strisce 14 del tessuto sono di larghezza compresa tra circa 2 mm e circa 6 mm.

Le coste 16 del secondo strato 12 presentano uno spessore compreso tra circa 1.5 e circa 4 mm.

I canali 15 presentano una larghezza media, tra due coste 16 successive, tra circa 1.5 e circa 8 mm.

Le fibre che compongono il secondo strato 12 sono inter-tessute a quelle che compongono il primo strato 11 ed il terzo strato 13.

Il termine "inter-tessute" nella presente descrizione indica che le fibre del secondo strato 12 si incrociano e/o si intersecano e/o si intrecciano a quelle del primo 11 e terzo 13 strato, pur restando distinte da esse, per fissare il secondo strato 12 agli altri due 11 e 13.

Il titolo del filato di materiale termicamente conduttore utilizzato per il primo strato 11 è preferibilmente 200 denari.

Il titolo del filato di materiale termicamente non conduttore utilizzato per il primo strato 11 è preferibilmente 75 denari.

Il titolo del filato utilizzato per il secondo strato 12 è preferibilmente 30 denari.

Il titolo del filato utilizzato per il terzo strato 13 è preferibilmente 75 denari.

In figura 2 è illustrata una struttura 110 di tessuto secondo il trovato in una seconda forma realizzativa.

In questa variante realizzativa il primo strato 111 della struttura 110 presenta una superficie 114, sostanzialmente continua, di contatto con il corpo dell'utilizzatore.

In questa variante realizzativa nel secondo strato 112, una pluralità di coste 116 intervalla una pluralità di condotti 115.

In particolare tra due successivi condotti 115 è posta una costa 116.

Questa forma realizzativa è vantaggiosa, rispetto alla precedente, perché consente di incrementare la superficie utile alla sottrazione del calore dal corpo dell'utilizzatore.

Preferibilmente la struttura di tessuto 10, 110 è realizzata in tessuto tridimensionale ossia un singolo tessuto le cui fibre costituenti sono disposte in una relazione planare mutuamente perpendicolare. Dal punto di vista del processo di realizzazione, in una tessitura di tipo 3D, gli insiemi di fibre X e Y sono intrecciati con le righe e le colonne delle fibre assiali Z.

Per insiemi di fibre X e Y si intendono rispettivamente gli insiemi di trama orizzontale e verticale. Per fibre Z si intende l'insieme di ordito multistrato.

È possibile ottenere tessuti tridimensionali anche con processi di tessitura di tipo 2D. Il tessuto tridimensionale può essere ottenuto anche tramite lavorazione a maglia su macchine da maglieria rettilinee ovvero circolari.

Vantaggiosamente il primo strato 11, 111, è idrofobico.

Vantaggiosamente il secondo strato 12, 112, è idrofobico.

Vantaggiosamente il terzo strato 13, 113, è idrofilico.

Il primo strato 11, 111, idrofobico spinge il sudore liquido verso il terzo strato 13, 113, idrofilico, favorendo in questo modo l'allontanamento dal corpo dell'utilizzatore.

In pratica la struttura di tessuto 10, 110, consente l'evacuazione del calore sfruttando sia il principio della conduzione termica che il principio della convezione, ossia l'effetto camino.

Si è in pratica constatato come il trovato raggiunga il compito e gli scopi preposti realizzando una struttura di tessuto che migliora la dissipazione del calore prodotto dal corpo dell'utilizzatore, rispetto alle strutture di tessuto di tipo noto e favorisce l'allontanamento di calore e sudore in fase vapore aumentando l'effetto camino rispetto alle strutture di tessuto di tipo noto.

Il trovato, così concepito, è suscettibile di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nell'ambito del concetto inventivo; inoltre, tutti i dettagli potranno essere sostituiti da altri elementi tecnicamente equivalenti.

In pratica, i materiali impiegati, purché compatibili con l'uso specifico, nonché le dimensioni e le forme contingenti, potranno essere qualsiasi a seconda delle esigenze e dello stato della tecnica.

Ove le caratteristiche e le tecniche menzionate in qualsiasi rivendicazione siano seguite da segni di riferimento, tali segni sono stati apposti al solo scopo di aumentare l'intelligibilità delle rivendicazioni e di conseguenza tali segni di riferimento non hanno alcun effetto limitante sull'interpretazione di ciascun elemento identificato a titolo di esempio da tali segni di riferimento.

Claims (15)

1. RIVENDICAZIONI 1. Struttura (10, 110) di tessuto comprendente: - un primo strato (11, 111), traspirante, atto ad essere rivolto verso il corpo dell'utilizzatore, - un secondo strato (12, 112), presentante passaggi preferenziali per il sudore in fase di vapore da detto primo strato verso l'esterno, - un terzo strato (13, 113), traspirante ed opposto a detto primo strato (11, 111), detto secondo strato (12, 112) essendo compreso tra detto primo strato (11, 111) e detto terzo strato (13, 113), detta struttura (10, 110) caratterizzata dal fatto che detto primo strato (11, 111) comprende fibre di materiale termicamente conduttore.
2. 2. Struttura (10, 110), secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detto secondo strato (12, 112) e detto terzo strato (13, 113) comprendono una percentuale di fibre di materiale termicamente conduttore superiore al 30%, più preferibilmente superiore al 60%, ancora più preferibilmente superiore al 90%.
3. 3. Struttura (10, 110), secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detto primo strato (11, 111) è sostanzialmente costituito solo da fibre di materiale termicamente conduttore e che detto materiale termicamente conduttore è polietilene UHMW e/o rame e/o alluminio e/o grafene e/o similari.
4. 4. Struttura (10, 110), secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che almeno uno tra detto primo strato (11, 111), detto secondo strato (12, 112) e detto terzo strato (13, 113) comprende fibre di materiale non conduttore costituite da poliestere e/o polietilene e/o poliammide e/o similari.
5. 5. Struttura (10, 110), secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che dette fibre di materiale conduttore sono caratterizzate da una conducibilità termica superiore a 0.06 W/m∙K, più preferibilmente superiore a 0.08 W/m∙K.
6. 6. Struttura (10, 110), secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detti passaggi preferenziali sono costituiti da una pluralità di canali (15) e/o condotti (115), intervallati da una pluralità di coste (16, 116).
7. 7. Struttura (10), secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detto primo strato (11) è costituito da una pluralità strisce (14) di larghezza compresa tra circa 2 mm e circa 6 mm.
8. 8. Struttura (110), secondo una o più delle rivendicazioni da 1 a 7, caratterizzata dal fatto che detto primo strato (111) presenta una superficie (114) sostanzialmente continua, di contatto con il corpo dell'utilizzatore.
9. 9. Struttura (10, 110), secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che dette coste (16, 116) presentano uno spessore compreso tra circa 1.5 mm e circa 4 mm.
10. 10. Struttura (10, 110), secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detti canali (15) e/o detti condotti (115) presentano una larghezza media, tra due coste (16, 116) successive, compresa tra circa 1.5 mm e circa 8 mm.
11. 11. Struttura (10, 110), secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detto primo strato (11, 111) presenta un titolo del filato di detto materiale termicamente conduttore preferibilmente di 200 denari e presenta un titolo del filato di detto materiale non conduttore preferibilmente di 75 denari.
12. 12. Struttura (10, 110), secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detto secondo strato (12, 112) presenta un titolo del filato preferibilmente di 30 denari.
13. 13. Struttura (10, 110), secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detto terzo strato (13, 113) presenta un titolo del filato preferibilmente di 75 denari.
14. 14. Struttura (10, 110), secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detto primo strato (11, 111) è idrofobico e/o detto secondo strato (12, 112) è idrofobico.
15. 15. Struttura (10, 110), secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detto terzo strato è idrofilico.