PL217037B1 - Wielowarstwowy termoizolacyjny wyrób włókienniczy przeznaczony zwłaszcza na antyelektrostatyczną odzież ochronną - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest wielowarstwowy termoizolacyjny wyrób włókienniczy, przeznaczony zwłaszcza na odzież ochronną, ocieplającą o właściwościach antyelektrostatycznych, dla określonych stanowisk pracy w przemyśle chłodniczym, chemicznym, naftowym, takich jak na przykład dla pracowników stacji benzynowych.

Znane są dziane materiały włókiennicze, w których strukturę wprowadzono różnego rodzaju przędze i materiały elektroprzewodzące, jednorodne i w połączeniu z innymi włóknami. Z opisu patentowego PL 76919 znany jest sposób wytwarzania dzianiny zbrojonej łańcuszkiem ze stali lub metali kolorowych oraz tworzyw sztucznych. Elastyczna zbrojona dzianina wytwarzana jest w splocie dziewiarskim, z przędzy z włókien naturalnych lub syntetycznych, przez nakładanie na igły maszyny, ze znajdującymi się na nich oczkami zawieszonej dzianiny, oczek zbrojącego łańcuszka. Natomiast z opisu polskiego zgłoszenia patentowego P-371859 znany jest materiał antyelektrostatyczny przeznaczony zwłaszcza na odzież ochronną, stanowiący dzianinę w o splocie kolumienkowym złożonym, wykonanym z co najmniej jednego układu przędzy nie przewodzącej elektrycznie, stanowiącej tło dzianiny, w strukturę której wprowadzona jest poprzez rządki oczek, w ustalonych miejscach konduktywna przędza. Konduktywna przędza jest wprowadzona w strukturę tła dzianiny co najmniej jednym splotem składowym, w układzie pionowym wzdłuż kolumienek, bądź w układzie siatkowym, co najmniej dwoma splotami składowymi. Materiały te ze względu na swoją strukturę mogą być wykorzystane na odzież i rękawice ochronne, ekrany, pokrowce na siedziska, natomiast nie kwalifikują się na odzieżowe wyroby ochronne termoaktywne.

Z opisu patentowego PL 125805 znana jest tkanina przewodząca prąd elektryczny, w której osnowę i wątek stanowi przędza metalizowana, uzyskana przez okręcanie włókien sztucznych, stanowiących rdzeń, nitkami miedzianymi. Z opisu patentowego PL 161577 znana jest tkanina na odzież ochronną, mająca w układzie osnowowym jedwab poliestrowy oraz jedwab poliamidowy srebrzony połączony z jedwabiem poliestrowym teksturowanym, a w układzie wątkowym gładki jedwab poliestrowy. Natomiast z opisu patentowego PL 178064 znany jest sposób nadawania właściwości antyelektrostatycznych wyrobom włókienniczym, polegający na drukowaniu ich pastą drukarską w postaci mieszaniny dodatku przewodzącego prąd elektryczny, środka wiążącego, zagęszczenia emulsyjnego lub syntetycznego oraz środka sieciującego, stosując nadruk o wzorze ciągłym, na przykład w postaci kratki, w której odległość między liniami kratkującymi jest nie większa niż 10 mm, zaś grubość tych linii nie mniejsza niż 0,5 mm.

Znany z opisu polskiego zgłoszenia patentowego P-309719 wyrób tekstylny, stosowany do wytwarzania materiałów warstwowych, zawiera co najmniej dwie warstwy tekstylnego wzmocnienia, umieszczone po obu stronach warstwy środkowej, które to warstwy połączone są wzajemnie za pomocą szycia lub dziania. Kompozyt zawiera na przynajmniej jednej zewnętrznej powierzchni otoczkę z włókien syntetycznych, połączoną poprzez sklejanie albo zszycie łączące poszczególne warstwy kompozytu. Znany z opisu polskiego zgłoszenia patentowego P-331519 kompozytowy materiał odzieżowy zawiera odporny na wodę, przepuszczalny dla pary wodnej elastyczny substrat, który jest połączony z jednej strony z tkaniną, a z drugiej strony z odporną na ścieranie nieciągłą warstwą, w postaci licznych zgrubień. Znany z opisu polskiego zgłoszenia patentowego P- 354985 kompozyt włókninowy zawiera co najmniej jedną włókninę i połączony z nią termicznie materiał wzmacniający, w postaci folii z tworzywa termoplastycznego. Natomiast znany z opisu patentowego PL 196003 kompozyt zawiera polimer poliaminowy obłożony z obu stron materiałem podłożowym z porami, poprzez laminowanie nieciągłym spoiwem, korzystnie poliuretanem utwardzanym na mokro, nałożonym odpowiednio na tekstylne materiały czołowe, korzystnie na tkaninę wykonaną z poliamidu, poliestru, aramidu, akrylu, bawełny albo wełny. Materiał czołowy może być poddany wykończeniu hydrofobowemu i/lub oleofobowemu, a materiał podłożowy stanowiący warstwę wewnętrzną może być dziany, tkany albo nietkany.

Celem wynalazku było uzyskanie wielowarstwowego „oddychającego” materiału włókienniczego o właściwościach antyelektrostatycznych i termoaktywnych, pozwalającego na osiągnięcie wysokiego komfortu użytkowego, zwłaszcza cieplnego, a zadaniem technologicznym postawionym do realizacji było wytypowanie właściwych surowców włókienniczych, zapewniających uzyskanie pożądanych właściwości wyrobu, oraz konstrukcja poszczególnych jego składników, gwarantująca swobodną wymianę wilgoci z jednoczesnym zatrzymaniem ciepła przy warstwie wewnętrznej.

PL 217 037 B1

Wielowarstwowy termoizolacyjny wyrób włókienniczy, przeznaczony na odzież ochronną, o właściwościach antyelektrostatycznych i termoaktywnych, zawierający membranę, oddzielającą zewnętrzną warstwę od wewnętrznej warstwy, laminowany korzystnie metodą hot melt, według wynalazku charakteryzuje się tym, że zewnętrzną warstwę kompozytu stanowi dzianina, korzystnie dzianina z okrywą włókienną, wytworzona na maszynie dziewiarskiej, korzystnie na szydełkarce cylindrycznej. Dzianina wytworzona jest z przędzy z włókien chemicznych syntetycznych i z przędzy elektroprzewodzącej, zawierająca nie mniej niż 7% wagowych przędzy elektroprzewodzącej, przebiegającej w dzianinie paskowo wzdłuż rządków lub w kształcie kratki, przy czym odległości pomiędzy przędzą elektroprzewodzącą są mniejsze niż 10 mm. Wewnętrzną warstwę kompozytu stanowi dzianina, tkanina lub włóknina, korzystnie z włókien chemicznych. Środkową warstwę kompozytu stanowi membrana polimerowa, o złożonych cechach barierowości, takich jak wysoka szybkość dyfuzji pary wodnej, stanowiąca barierę dla wody i wiatru, która jest korzystnie połączona warstwami reaktywnego poliuretanowego kleju z zewnętrzną warstwą kompozytu i wewnętrzną warstwą kompozytu, w procesie laminowania, korzystnie metodą hot melt.

Korzystnie gdy dzianina stanowiąca zewnętrzną warstwę kompozytu zawiera przędzę z włókien poliestrowych.

Korzystnie gdy dzianina stanowiąca zewnętrzną warstwę kompozytu zawiera przędzę elektroprzewodzącą z włókien węglowych albo z włókien sztucznych modyfikowanych chemicznie albo przędzę z włóknami metalowymi.

Korzystnie gdy wierzchnią warstwę kompozytu stanowi dzianina z okrywą włókienną, drapana i strzyżona.

Korzystnie gdy wewnętrzną warstwę kompozytu stanowi dzianina, tkanina lub włóknina wykonana z włókien syntetycznych.

Przedmiot wynalazku charakteryzuje się wysokimi właściwościami użytkowymi, zwłaszcza ciepłochronnością i antyelektrostatycznością. Przez odpowiednie zestawienie surowców i przędz, oraz właściwą konstrukcję materiałów włókienniczych stanowiących zewnętrzną i wewnętrzną warstwę kompozytu, oraz zastosowanie odpowiedniej membrany polimerowej na środkową warstwę kompozytu, uzyskano także należyty transport wilgoci wydzielanej przez organizm ludzki, poprzez wewnętrzną warstwę kompozytu, odpowiednią szybkość dyfuzji pary wodnej (potu) poprzez membranę polimerową i środkowe warstwy reaktywnego kleju polimerowego oraz wydalenie jej do otoczenia poprzez warstwę zewnętrzną kompozytu. Jednocześnie środkowa warstwa kompozytu z membrany polimerowej stanowi właściwą barierę dla wody i wiatru.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat trójwarstwowego kompozytu przeznaczonego na odzież ochronną z przędzą elektroprzewodzącą przebiegającą w warstwie zewnętrznej paskowo wzdłuż rządków, fig. 2 - schemat trójwarstwowego kompozytu w przekroju poprzecznym, fig. 3 - schemat trójwarstwowego kompozytu z przędzą elektroprzewodzącą przebiegającą w warstwie zewnętrznej w kształcie kratki, fig. 4 - splot dzianiny pluszowej zewnętrznej warstwy kompozytu z przędzą antyelektrostatyczną przebiegającą w dzianinie paskowo wzdłuż rządków, fig. 5 - splot dzianiny wewnętrznej warstwy kompozytu, a fig. 5 - splot dzianiny pluszowej wewnętrznej warstwy kompozytu, fig. 6 - fotografię dzianiny pluszowej zewnętrznej warstwy kompozytu z przędzą antyelektrostatyczną przebiegającą w dzianinie paskowo wzdłuż rządków, fig. 7 - fotografię dzianiny kolumienkowej zewnętrznej warstwy kompozytu z przędzą elektroprzewodzącą przebiegającą w kształcie kratki, a fig. 8 - fotografię dzianiny siatkowej wewnętrznej warstwy kompozytu.

Wynalazek zostanie bliżej omówiony na podstawie przykładu wykonania, przedstawiającego trójwarstwowy termoizolacyjny kompozyt przeznaczony na odzież ochronną, o właściwościach antyelektrostatycznych i termoaktywnych. Kompozyt zawiera wzajemnie połączone dwa rodzaje materiałów włókienniczych, o zróżnicowanej strukturze, oraz membranę polimerową o złożonych cechach barierowości. Zewnętrzną warstwę 1 kompozytu stanowi dzianina, wytworzona na maszynie dziewiarskiej, z włókien chemicznych syntetycznych, zawierająca powyżej 7% wagowych przędzy elektroprzewodzącej. Dzianina ma okrywę włókienną i może być wytworzona na szydełkarce cylindrycznej. W celu uzyskania większej termoizolacyjności oraz przyjemnego, miękkiego chwytu, dzianina pluszowa może być poddana procesowi wykończenia, w ramach którego poddaje się ją procesowi drapania i strzyżenia. Dla dzianiny pluszowej lewa strona struktury dzianiny stanowi stronę użytkową. Przędza elektroprzewodząca może być wprowadzona w strukturę dzianiny z przędz z włókien chemicznych, najlepiej z włókien syntetycznych, dziewiarskim splotem umożliwiającym uzyskanie pasów 2 przebie4

PL 217 037 B1 gającym w poprzek dzianiny, albo umożliwiającym przebieg tej przędzy w kształcie kraty 3. Jako przędza elektroprzewodząca może być stosowana przędza z włókien metalowych, węglowych, sztucznych modyfikowanych chemicznie albo innych, przewodzących prąd elektryczny. Odległości pomiędzy przebiegiem w dzianinie przędzy elektroprzewodzącej muszą być mniejsze niż 10 mm, ażeby nie straciła ona właściwości antyelektrostatycznych. Wewnętrzną warstwę 4 kompozytu stanowi dzianina albo tkanina, o dowolnej strukturze, albo włóknina. Wyroby włókiennicze przeznaczone na wewnętrzną warstwę 4 kompozytu powinny charakteryzować się właściwościami przepuszczalności pary wodnej i transportu wilgoci wydzielanej przez organizm ludzki. Kryteria te spełnia dzianina siatkowa. Środkową warstwę 5 kompozytu stanowi membrana polimerowa o złożonych cechach barierowości i odpowiedniej szybkości dyfuzji pary wodnej. Zewnętrzna warstwa 1 kompozytu z dzianiny pluszowej oraz wewnętrzna warstwa 4 kompozytu z materiału włókienniczego są połączone ze środkową warstwą 5 kompozytu, stanowiącą membranę polimerową, warstwami 6 reaktywnego kleju poliuretanowego z zastosowaniem technologii laminowania hot melt. Technologia ta odznacza się prostotą, stwarzaniem tylko minimalnego zagrożenia ekologicznego dla środowiska i uzyskiwaniem wysokiej jakości kompozytów. Kleje wykorzystywane w metodzie hot melt mogą być stosowane do laminowania dzianin, tkanin, włóknin, membran i pianek. Aplikacja tych klejów odbywa się w stosunkowo niskich temperaturach, dzięki czemu kompozyty nie tracą cennych właściwości, pozyskiwanym przez zastosowanie określonych materiałów włókienniczych o zadanych cechach, a często nie odpornych na wysokie temperatury. W metodzie hot melt podgrzewany jest tylko klej poliuretanowy, a nie materiały tworzące kompozyt, co ma miejsce podczas laminowania innymi metodami.

Tak otrzymany kompozyt trójwarstwowy przeznaczony jest na ochronną odzież ocieplającą zapobiegającą gromadzeniu się ładunków elektrostatycznych, dla określonych stanowisk pracy w przemyśle chłodniczym, chemicznym, gazowym, naftowym, na przykład dla pracowników obsługi stacji benzynowych. Głównym celem opracowanego kompozytu było osiągnięcie wysokiego komfortu użytkowego, zwłaszcza cieplnego, przy jednoczesnym uzyskaniu właściwości antyelektrostatycznych. Komfort cieplny zapewniono poprzez odpowiedni dobór warstw kompozytu, tak aby pomiędzy wewnętrzną warstwą 4 i zewnętrzną warstwą i następowała swobodna wymiana wilgoci z jednoczesnym zatrzymaniem ciepła przy wewnętrznej warstwie 4 kompozytu. Zewnętrzna warstwa 1 kompozytu spełnia funkcję termoizolacyjności, decyduje o jego wyglądzie estetycznym oraz nadaje kompozytowi właściwości antyelektrostatyczne. Środkowa polimerowa warstwa 5 kompozytu zapewnia odpowiednią szybkość dyfuzji pary wodnej (potu) i stanowi barierę dla wody oraz wiatru. Wewnętrzna warstwa 4 kompozytu charakteryzuje się właściwością przepuszczalności pary wodnej i transportu wilgoci wydzielanej przez organizm ludzki do zewnętrznej warstwy i kompozytu.

Niżej podane przykłady lepiej objaśnią wynalazek nie ograniczając zakresu jego wykorzystania.

P r z y k ł a d 1

Wykonano trójwarstwowy kompozyt z materiałów włókienniczych metodą laminowania przeznaczony na odzież ochronną. Warstwa zewnętrzna i warstwa wewnętrzna kompozytu wytworzone zostały w postaci dzianiny na maszynach dziewiarskich, a warstwa środkowa w postaci wybranej membrany polimerowej.

Zewnętrzną warstwę kompozytu stanowi dzianina z okrywą włókienną, rządkowa, pluszowa, o właściwościach antyelektrostatycznych i termoaktywnych, wykonana z przędzy zasadniczej i nadającej kompozytowi cechy antyelektrostatyczne. Przędza zasadnicza, nie przewodząca elektrycznie, jest wykonana z włókien syntetycznych poliestrowych. Przędza elektroprzewodzącą jest wykonana z udziałem włókien metalowych, przewodzących prąd elektryczny. Udział przędzy elektroprzewodzącej w strukturze dzianiny wynosi 7%.

Sposób wykonania dzianiny stanowiącej zewnętrzną warstwę kompozytu polega na tym, że oczka stanowiące podstawę struktury dzianiny pluszowej (platerowanej) wytworzone są z przędzy nie przewodzącej elektrycznie z zastosowaniem podstawowego splotu rządkowego lewoprawego. Okrywa włókienna wykonana jest w formie pętelki po lewej stronie struktury dzianiny z przędzy poliestrowej nie przewodzącej elektrycznie. Okresowo wprowadzany jest wzdłuż rządków dzianiny jeden rządek przędzy elektroprzewodzącej z włóknami metalowymi w taki sposób, że odległość pomiędzy tymi rzędami oczek z przędzą elektroprzewodzącą wynosi 9,9 mm. Przed procesem laminowania dzianinę surową wykończono. Podczas procesu wykończenia dzianinę poddano dodatkowo drapaniu i strzyżeniu, w celu uzyskania dużej termoizolacyjności oraz miłego i miękkiego chwytu. Dla dzianin pluszowych lewa strona struktury dzianiny stanowi stronę użytkową.

PL 217 037 B1

Wewnętrzną warstwę kompozytu stanowi dzianina o strukturze ażurowej z klasycznej przędzy z włókien syntetycznych poliestrowych. Na środkową warstwę kompozytu zastosowano membranę polimerową zapewniającą odpowiednią szybkość dyfuzji pary wodnej (potu) i stanowiącą barierę dla wody i wiatru.

Poszczególne trzy warstwy kompozytu wzajemnie połączono z zastosowaniem technologii laminowania metodą hot melt, stosując jako środki łącząco-klejące reaktywne kleje poliuretanowe. Aplikację kleju przeprowadzono w stosunkowo niskiej temperaturze, podgrzewając tylko klej poliuretanowy. Dzięki temu uzyskano wysoką jakość i trwałość połączenia poszczególnych elementów kompozytu, a nadane zewnętrznej dzianinie cechy puszystości i miękkości nie uległy zmianie.

Otrzymany trójwarstwowy kompozyt odzieżowy odznacza się dobrymi właściwościami antyelektrostatycznymi w zakresie czasu półzaniku ładunku elektrostatycznego t50[s] < 4s, ustalonego według PN-EN 1149-1:2008 „Odzież ochronna. Właściwości elektrostatyczne. Część 1. Metoda badania rezystywności powierzchniowej”. Kompozyt charakteryzuje się również dobrymi właściwościami ciepłochronnymi określonymi przez wyznaczony charakteryzujący je wskaźnik, taki jak opór cieplny, kształ₂ tujący się na poziomie 0,095 m²K/W.

P r z y k ł a d 2

Wykonano trójwarstwowy kompozyt z materiałów włókienniczych metodą laminowania przeznaczony na odzież ochronną. Warstwa zewnętrzna i warstwa wewnętrzna kompozytu wytworzone zostały w postaci dzianiny na maszynach dziewiarskich, a warstwa środkowa w postaci wybranej membrany polimerowej.

Zewnętrzną warstwę kompozytu stanowi dzianina z okrywą włókienną, rządkowa, pluszowa, o właściwościach antyelektrostatycznych i termoaktywnych, wykonana z przędzy zasadniczej i z przędzy nadającej kompozytowi cechy antyelektrostatyczne. Przędza zasadnicza, nie przewodząca elektrycznie, jest wykonana z włókien syntetycznych poliestrowych. Przędza elektroprzewodząca jest wykonana z udziałem włókien metalowych, przewodzących prąd elektryczny. Udział przędzy elektroprzewodzącej w strukturze dzianiny wynosi 9%.

Sposób wykonania dzianiny stanowiącej zewnętrzną warstwę kompozytu polega na tym, że oczka stanowiące podstawę struktury dzianiny pluszowej (platerowanej) wytworzone są z przędzy nie przewodzącej elektrycznie z zastosowaniem podstawowego splotu rządkowego lewoprawego. Okrywa włókienna wykonana jest w formie pętelki po lewej stronie struktury dzianiny z przędzy poliestrowej nie przewodzącej elektrycznie. Okresowo wprowadzane są wzdłuż rządków dzianiny dwa rządki oczek z przędzy elektroprzewodzącej z włóknami metalowymi w taki sposób, że odległość pomiędzy tymi dwoma rzędami oczek wynosi 9,9 mm. Przed procesem laminowania dzianinę surową wykończono, poddając ją dodatkowo procesowi drapania i strzyżenia, w celu uzyskania dużej termoizolacyjności oraz miłego i miękkiego chwytu. Dla dzianin pluszowych lewa strona struktury dzianiny stanowi stronę użytkową.

Wewnętrzną warstwę kompozytu stanowi dzianina pluszowa wykonana z syntetycznej wielowłókienkowej przędzy polipropylenowej. Na środkową warstwę kompozytu zastosowano membranę polimerową zapewniającą odpowiednią szybkość dyfuzji pary wodnej (potu) i stanowiącą barierę dla wody i wiatru.

Poszczególne trzy warstwy kompozytu wzajemnie połączono z zastosowaniem technologii laminowania metodą hot melt, stosując jako środki łącząco-klejące reaktywne kleje poliuretanowe. Aplikację kleju przeprowadzono w stosunkowo niskiej temperaturze, podgrzewając tylko klej poliuretanowy. Dzięki temu uzyskano wysoką jakość i trwałość połączenia poszczególnych elementów kompozytu, a nadane zewnętrznej dzianinie cechy puszystości i miękkości nie uległy zmianie.

Otrzymany trójwarstwowy kompozyt odzieżowy odznacza się dobrymi właściwościami antyelektrostatycznymi w zakresie czasu półzaniku ładunku elektrostatycznego t50[s] < 4s, ustalonego według PN-EN 1149-1:2008 „Odzież ochronna. Właściwości elektrostatyczne. Część 1. Metoda badania rezystywności powierzchniowej”. Kompozyt charakteryzuje się również dobrymi właściwościami ciepłochronnymi określonymi przez wyznaczony charakteryzujący je wskaźnik, taki jak opór cieplny, kształtujący się na poziomie 0,086 m K/W.

Claims (5)

1. Wielowarstwowy termoizolacyjny wyrób włókienniczy przeznaczony zwłaszcza na odzież ochronną o właściwościach antyelektrostatycznych i termoaktywnych zawierający membranę, oddzielającą warstwę zewnętrzną od warstwy wewnętrznej, laminowany korzystnie metodą hot melt, znamienny tym, że zewnętrzną warstwę /1 kompozytu stanowi dzianina, korzystnie dzianina z okrywą włókienną, wytworzona na maszynie dziewiarskiej, korzystnie na szydełkarce cylindrycznej, z przędzy z włókien chemicznych syntetycznych i z przędzy elektroprzewodzącej, zawierająca nie mniej niż 7% wagowych przędzy elektroprzewodzącej, przebiegającej w dzianinie paskowo /2/ wzdłuż rządków lub w kształcie kratki /3/, przy czym odległości między przędzą elektroprzewodzącą są niniejsze niż 10 mm, natomiast wewnętrzną warstwę /4/ stanowi dzianina, tkanina albo włóknina, korzystnie z włókien chemicznych, przy czym środkową warstwę /5/ kompozytu stanowi membrana polimerowa, o złożonych cechach barierowości, takich jak wysoka szybkość dyfuzji pary wodnej, stanowiąca barierę dla wody i wiatru, która jest korzystnie połączona warstwami /6/ reaktywnego poliuretanowego kleju z zewnętrzną warstwą /1/ kompozytu i wewnętrzną warstwą /4/ kompozytu, w procesie laminowania, korzystnie metodą hot melt.

2. Wielowarstwowy termoizolacyjny wyrób włókienniczy, według zastrz. 1, znamienny tym, że dzianina stanowiąca zewnętrzną warstwę /1/ kompozytu zawiera przędzę z włókien poliestrowych.

3. Wielowarstwowy termoizolacyjny wyrób włókienniczy, według zastrz. 1, znamienny tym, że dzianina stanowiąca zewnętrzną warstwę /1/ kompozytu zawiera przędzę elektroprzewodzącą z włókien węglowych albo z włókien sztucznych modyfikowanych chemicznie albo przędzę z włóknami metalowymi.

4. Wielowarstwowy termoizolacyjny wyrób włókienniczy, według zastrz. 1, znamienny tym, że wierzchnią warstwę /1/ kompozytu stanowi dzianina z okrywą włókienną, korzystnie drapana i strzyżona.

5. Wielowarstwowy termoizolacyjny wyrób włókienniczy, według zastrz. 1, znamienny tym, wewnętrzną warstwę /4/ kompozytu stanowi dzianina, tkanina lub włóknina z włókien syntetycznych.