PT92132B

PT92132B - Processo para a medicao da velocidade de transmissao do vapor de agua num artigo de vestuario

Info

Publication number: PT92132B
Application number: PT92132A
Authority: PT
Inventors: Robert W Gore
Original assignee: Gore & Ass
Priority date: 1988-10-28
Filing date: 1989-10-27
Publication date: 1995-08-09
Also published as: PT92132A; JPH03504044A; ATE115285T1; JP2831074B2; DE68919832D1; EP0396716A1; US4918981A; WO1990004772A1; DE68919832T2; CA1334251C; ES2016757A6; EP0396716B1

Description

Descrição

ÂMBITO DA INVENÇÃO

A presente invenção refere-se a um método para a medição da taxa de transmissão do vapor de transpiração dos artigos de vestuário.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

Artigos de vestuário confortáveis permitem à transpiração, que é naturalmente evaporada da pele, ai dissipada que não seja nunca uma fonte de elevada humidade ou transpiração liquida próxima da área da pele. A incapacidade do vestuário de permitir que esta transpiração se dissipe, provoca uma sensação de calor e desconforto na área do corpo coberta pelo vestuário. A dissipação do vapor de transpiração pode ocorrer de diversas formas: para o ar ambiente através das aberturas no artigo de vestuário; para o ar ambiente através dos materiais de que é fabricado o artigo de vestuário, ou no caso de como, uma quantidade limitada de vapor de transpiração pode ser absorvida espontaneamente pelo couro para reduzir a acumulação de humidade.

ANA *

Existem métodos de medição da taxa de transmissão ou absorção da transpiração de artigos de vestuário, mas artigos de vestuário tais como calçado, luvas e chapéus não são vulgarmente testados, de forma fácil e barata para as suas propriedades de transmissão de vapor de transpiração. Isto acontece especialmente com o calçado como, sapatos e botas. Para a maioria das botas e sapatos, talvez o mais importante mecanismo de dissipação da humidade no microclitna próximo do pé seja a difusão do vapor de transpiração do interior do sapato, através dos materiais do sapato, para a vizinhança externa. Não tem existido uma forma fácil e barata de medir estas propriedades num sapato ou bota acabados. Enquanto os presentes testes de uso por indivíduos humanos podem ser usados para determinar o nível de conforto de um sapato, estes testes requerem um protocolo de teste restrito para resultados precisos, são demorados de realizar, e são consequentemente caros. Os materiais utilizados na fabricação dos sapatos podem ser actualmente testados na sua capacidade de transmitir a transpiração através deles por intermédio de uma variedade de técnicas, uma das quais é a ASTM-E96-B 66B, e um outro método que pode ser utilizado apenas para materiais impermeáveis, finos e flexíveis é descrito pela Patente Norte-Americana N2. 4 194 041 na coluna 7,linhas 28 a 48. Estes métodos são úteis para a determinação da taxa de transmissão de vapor de transpiração (T.T.V.T.) de materiais disponíveis em formas tais como couro e tecidos para sapatos. No entanto, na fabricação de um artigo de calçado, estes materiais são esticados ou deformados em outras formas. Tais processos de deformação podem afectar a T.T.V.T. através da modificação da microestrutura dos materiais assim como pela modificação da espessura e forma. O mesmo acontece com o efeito prejudicial que os adesivos usados na fabricação do calçado podem ter, dado que a maioria dos adesivos tem baixa T.T.V.T. quando testados como um filme coerente de adesivo. Do mesmo modo poderá observar-se que a T.T.V.T. total de um sapato deverá ser afectado desfavorávelmente pelos bocados e partes de materiais com T.T.V.T. muito baixo que são vulgarmente usados, tais como plásticos ou tações metálicos e suportes da biqueira do sapato assim como certas partes decorativas. Mesmo dando o conhecimento exacto da geo2

metria, posição e T.T.V.T. de cada componente de um sapato, não é óbvio como calcular qual será a taxa de transmissão de transpiração total. Um método para a medição da transpiração transmitida através de um sapato acabado é de grande importância; especialraente quando tal método é não destrutivo para o artigo de calçado que possa ser usado para o controlo de qualidade da fabricação; especialmente quando o aparelho de testes não é caro; e, especialmente quando o método fornece resultados quantitativos que se podem repetir que se correlacionam cora o conforto do calçado.

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

A invenção proporciona um método que se pode repetir, de medição da T.T.V.T. relativa dos artigos de vestuário que definem uma clausura, especialmente artigos de calçado ou luvas, assim como fornece boas medidas absolutas da T.T.V.T. Nesta invenção, um material flexivel, impermeável e fino tendo uma T.T.V.T. muito elevada é inserido como um revestimento impermeável solto dentro do interior do artigo a ser testado de tal modo que o interior possa ser cheio com água. O material de forro impermeável deve ser flexível e suficientemente fino de modo que a água o comprima para se conformar convenientemente aos contornos interiores do artigo, quer o artigo seja calçado, luvas ou chapéus, ou semelhantes. Uma bucha, que é impenetrável à água líquida e ao vapor de água, é fixada dentro da passagem de entrada no interior do artigo para prevenir a evaporação da água através da passagem. Esta bucha pode ser feita para acomodar e suportar elementos de aquecimento e sondas de temperatura. A água é perdida por evaporação através do forro, o qual é permeável ao vapor mas impermeável à água líquida. Toda a água perdida através do revestimento deve ser quer absorvida pelo artigo quer passada inteiramente através das paredes do artigo para a vizinhança exterior. Logo, pesando o artigo enchido de água antes e após um período de teste, o peso de água perdida para as redondezas durante o período pode ser determinado. O próprio artigo pode também ser pesado antes e depois do periodo • de teste para encontrar quanta água ele absorveu. Estes dois

pesos deverão ser somados para encontrar o peso total de água perdida do reservatório inicial de água contido dentro do revestimento. Uma verificação independente do total de água perdida do reservatório de água pode ser feita pesando a água presentemente adicionada ao reservatório antes de começar o teste e comparando esta com aquela que resta no revestimento depois do período de teste.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

Figura 1 é uma vista tri-dimensional parcial e esquemática de um aparelho de teste usado na invenção.

Figura 2 é uma vista tri-dimensional parcial e esquemática de um outro aparelho de teste usado na invenção.

Figura 3 é uma vista em corte esquemática de um aparelho de teste para luvas com um revestimento impermeável no interior.

DESCRIÇÃO PORMENORIZADA DA INVENÇÃO

Enquanto o procedimento de ensaio da invenção é útil na determinação da T.T.V.T. de qualquer artigo de vestuário que difina uma área fechada, tal como chapéus, luvas, meias, sapatos, botas e semelhantes, ele é particularmente útil com calçado, tal como botas ou sapatos. De acordo com isto, na discussão que se segue as referencias serão feitas ao calçado em todo o lado tendo em mente que a discussão é aplicável a outros tipos de artigos de vestuário.

O termo taxa de transmissão de vapor de transpiração (T.T.V.T.) é usado aqui como um termo geral que também inclui técnicas de medição especificas. Em todas as técnicas de medição para determinar a T.T.V.T., no entanto, o vapor de água desloca-se pela difusão causada pelas diferenças de concentração de vapor de água. A quantidade de vapor de água transmitido dependerá das grandezas de (1) as diferenças de concentração, (2) das resistências, (3) do tempo permitido para que a transmissão ocorra, e (4) da área através da qual a transmissão ocorre. Cada uma destas quatro variáveis gerais necessita de pormenorização

considerável para conduzir a um teste que se possa repetir e padrão para a T.T.V.T.. A força condutora para a difusão do vapor através de um artigo de calçado é a diferença de concentração do vapor da transpiração entre o interior e a vizinhança exterior. A concentração de vapor de água no revestimento interno será muito sensível â temperatura da água dentro do calçado. Usualmente os artigos de calçado são testados nas proximidades do ar, e neste caso a concentração de vapor no ar vizinho pode ser determinada pela medição da humidade por técnicas padrão tais como um termómetro de ar húmido. Em algumas situações, o vapor de água pode condensar num artigo de calçado e pode ocorrer enrugamento. Neste caso, a água não é apenas transportada por difusão e uma decisão deve ser tomada dado ser esta uma situação real no uso projectado do artigo de calçado. Uma situação que conduz à condensação do vapor de água que deixa o revestimento interior e a elevada força de condução do vapor de água nos artigos de calçado com a elevada resistência à difusão do vapor de transpiração. Uma outra situação aparece quando testando com vizinhança exterior quente, especialmente quando o artigo de calçado é isolado com um material de isolamento fraco, isto é, um material de aquecimento que tenha uma condutividade térmica relativamente elevada combinada com uma resistência à difusão do vapor de transpiração relativamente elevada.

Técnicas para diminuir a força condutora da concentração do vapor de água de modo a prevenir a condensação incluem o abaixamento da temperatura no reservatório ou enchimento do reservatório com uma solução de água salgada. Vários sais podem ser selecionados para baixar a pressão de vapor de água considerávelmente enquanto permitem manter o interior do calçado à temperatura ambiente ou à temperatura esperada. Mais, muito do mérito desta invenção está na larga aplicabilidade e utilidade na avaliação de diversos tipos de calçado sob várias condições de vizinhança.

Os passos do processo da invenção serão agora descritos com referência à figura 1. Os passos compreendem, em sequência:

(a) inserção dentro do produto de artigo de vestuário 2, de um material de revestimento interior impermeável ao líquido e permeável ao vapor de água 1, o qual é adaptável a assentar e forrar o interior do produto de artigo de vestuário 2, e encosta-se a bucha de vedação 5 de preferência por projecção através do buraco 3 dentro do espaço fora do produto de vestuário.

(b) enchimento do material do revestimento interior com uma quantidade de água 4, e fechar e selar o dito buraco 3 com uma bucha de vedação 5 que é impenetrável quer à água líquida quer ao vapor de água, tal como Plexiglan, de modo que se forme uma vedação de água e vapor.

(c) pesagem do produto de artigo de vestuário cheio de água e selado 2.

(d) permite-se que o produto de artigo de vestuário cheio de água e selado 2 assente durante um tempo predeterminado.

(e) nova pesagem do dito produto de artigo de vestuário cheio de água e selado, e (f) determinação da taxa de transmissão de vapor de água passando através do produto do artigo de vestuário.

A água dentro do material do revestimento interior 1, pode ser aquecida caso se deseje por vários meios, por exemplo, inserindo a tubulação 6 dentro do material do revestimento interior 1 e passando água quente através dela. A temperatura da água pode ser medida pelos termopares 7 e 7A que verificam cuidadosamente a temperatura da água no centro, 7 e próximo da biqueira, 7A.

De preferência a fazer um revestimento que assente precisamente na forma interior da bota, é mais barato, e muito mais versátil escolher um material para o revestimento interior que possa funcionar tomando a forma da bota mesmo apesar de es—

tar na forma de uma folha plana ou bota sobredimensionada onde um tamanho reveste todo o calçado. Para esta realização da invenção, o material do revestimento interior deveria ser flexível ao ponto de poder ser introduzido dentro do calçado e acomodar-se aos contornos interiores; deve ser fino, de modo que as pregas que se formam não criem aumentos na espessura que modifiquem substancialmente o tamanho interior e a forma do produto do calçado; deve ter uma T.T.V.T. muito maior que o produto do calçado a ser testado; e deve ser impermeável de modo que apenas o vapor de transpiração contacte o interior do produto do calçado preferencialmente à água líquida. Um número de materiais disponíveis comercialmente são convenientes para o material do revestimento interior. Estes materiais incluem politetrafluoretileno (PTFE) expandido microporoso tal como é descrito nas patentes Norte-Americanas NQs.3 953 566 e 4 187 390; PTFE expandido revestido com impregnantes hidrofílicos e camadas, tal como é descrito na Patente Norte-Americana nS. 4 194 041; filmes de poliuretano soprados; ou elastomeros, tais como copolieteresteres e laminados daquilo descritos na patente Norte-Americana ηδ. 4 725 481 e Patente Norte-Americana ηδ. 4 493 870.

Enquanto a técnica da presente invenção é particularmente apropriada para artigos de vestuário que tenham apenas uma abertura tal como o calçado, toucados, vestuário de braços ou mãos, pode ser utilizado com calças, camisas ou casacos e semelhantes com adaptações convenientes para tomar em consideração as várias aberturas de tais roupas.

EXEMPLOS

Exemplo 1

Fazendo referência à figura 2 uma divisória de janela normal feita de arames de 0,25 mm (0,01 polegadas) de diâmetro distanciados de 1,25 mm (0,05 polegadas) foi fabricada no tamanho e forma de uma bota de marcha 11. O objectivo desta bota com divisória é conter e suportar um filme de revestimento interno flexível e fino 12, enquanto continua a oferecer uma grande exposição da superfície do filme ao ar ambiente, i.e. suportar, enquanto não é obstruida ou sofre a interferência cora o va7

por de transpiração transportada através do filme. Um filme de PTFE expandido, fabricado de acordo com as regras da Patente Norte-Americana n2. 3 953 566 e obtido como material GORE-TEX R impermeável e permeável ao vapor da W.L. Gore & Associates foi colocada dentro da divisória da bota permitindo que o filme plano se dobre e enrugue como geralmente se acomoda à forma interior. 0 filme tem cerca de 0,1 mm (0,004 polegadas) de espessura e tem uma porosidade de cerca de 75%. Este filme pode ser testado para o seu T.T.V.T. de acordo com o conjunto de procedimentos apresentados na coluna 7, linhas 28-48 da Patente Norte-Americana n2. 4 194 041. Este procedimento é como se segue:

Aproximadamente 80 cc de água são colocados numa taça de polipropileno afunilada que tem 112 ram (4,5 polegadas) de altura com 75 mm (2,5) de diâmetro na boca. O material a ser tes tado é selado aos bordos da taça com um adesivo de silicone.

O conjunto da taça é pesado com uma precisão de 1/100 de grama e um colar de borracha elástica é colocado na taça sob tensão. Numa camara vizinha, o conjunto é suspenso ao contrário através de uma abertura circular num suporte plano, sendo a sua posição ajustada por intermédio do colar de borracha de modo que a boca da taça seja alinhada com a superfície inferior do plano.

Entre esta superfície e o fundo da câmara, existe um espaço de ar de aproximadamente 100 mm (4) em volta cujo ar é forçado a circular a cerca de 19812 cm/mm (650 ft/min). A câmara é mantida a uma temperatura de 73° í 2° F e a uma humidade relativa de 50% + 2%. A amostra mantem-se na câmara durante três horas e é então removida e pesada de novo com uma precisão de 1/100 de grama. A taxa de vapor de transpiração é então expressa em gramas de água perdidas por metro quadrado da superfície da amostra por 24 horas.

A água 13 foi adicionada através do buraco da perna para dentro do reservatório impermeável criado e fornecido pelo filme 12. 0 buraco da perna 14 foi selado com uma bucha e mantido na divisória da bota e filme do revestimento interior com uma braçadeira de fixação 16. A água foi aquecida com um aquecedor de imersão 17 e a temperatura da água foi verificada cuidadosamente com um termopar 18.

por um arame de modo a que o ar possa circular livremente por todos os lados e esta circulação de ar foi ajudada com uma ventoinha que produz uma ligeira brisa de cerca de cinco milhas por hora. A temperatura ambiente era cerca de 70° F e a humidade cerca de 60%. A água dentro da bota foi mantido a cerca de 37°C na área do termopar. A temperatura da água foi arrefecida abaixo desta posição e aquecida acima devido à flutuação natural da água morna.

Permite-se que a água evapore durante quatro horas, e então o aparelho completo e pesado de novo. A taxa de transmissão de vapor de transpiração para a divisória da bota (T.T. V.T.) foi calculada como se segue:

T.T.V.T. » Peso total de água em gramas perdida pelo aparelho» Duração do teste em horas = 45 g/hr

O valor de 45 g/hr é o limite superior da T.T.V.T. para este aparelho nestas condições de teste, dado a divisória fornecer uma resistência muito pequena à transferência de transpiração. A medida que a T.T.V.T. medida das botas reais fica bem abaixo deste valor, é de esperar que o revestimento interior de PTFE expandido impermeável, e permeável ao vapor de água não afecte o resultado medido e logo estamos medindo a T.T.V.T. da própria bota.

Exemplo 2

Uma bota julgada por desgatador sensitivo como muito confortável foi testada pelo método do Exemplo 1. A bota foi substituída pela divisória da bota do Exemplo 1. A bota foi inicialmente pesada e depois um revestimento interior foi inserido como no exemplo 1; foi adicionada água, e o produto foi pesado de novo. Após sete horas de teste sob as condições do exem pio 1 a bota foi novamente pesada para determinar a quantidade total de água que foi evaporada do conjunto da bota durante o teste. Seguidamente, toda a água restante foi retirada do revestimento interior, e todo o aparelho foi removido da bota e a própria bota foi pesada, e este peso comparado com o peso ini9

ciai da bota para determinar quanta transpiração, se alguma, foi condensada na bota ou absorvida pela bota. A água absorvida estava presente devido a condensação induzida pela temperatura do vapor de água e também devido à absorção de vapor de água nos materiais dos componentes da bota. 0 resultado mostrou 66,8 g de absorção. A T.T.V.T. da bota tinha sido calculada para ser 10.99 g/hr.

Exemplo de comparação - Bota desconfortável

Uma bota toda isolada com borracha foi desgastada pela mesma pessoa que testou a bota confortável no exemplo 2. A bota de borracha foi considerada como sendo muito quente e desconfortável. A bota de borracha foi testada do mesmo modo descrito no exemplo 2. Os resultados mostraram absorção e condensação na bota de borracha de 17,4 g. A bota tinha uma T.T.V.T. de 0,3 g/hr.

Pelos exemplos acima pode-se ver que a bota confortável e a bota desconfortável tem valores de T.T.V.T. abaixo do valor limite superior do aparelho de teste como determinado no exemplo 1, mais do que isto este procedimento de teste distingue claramente entre bota confortável e desconfortável relativamente à T.T.V.T..

Exemplo 3

Usando o aparelho da figura 1, a água é aquecida por água circulante através de tubulação de cobre 6. Calor é deste modo fornecido através da água na bota e baixa especialrnente para a região da biqueira. Os termopares 7 e 7A verificam cuidadosamente a temperatura da água. Ligações rápidas 9 providenciam para o fácil ligar/desligar da tubulação de cobre para uma temperatura da fonte de água constante.

Uma bota de marcha isolada foi pesada e de seguida testada pelo conjunto mostrado na figura 1. Foi adicionada água ao revestimento interior dentro da bota, e o conjunto foi selado e pesado. O teste decorreu durante 26 horas numa vizinhança controlada de 232C e 50% de humidade relativa. A água dentro do revestimento interior foi mantida a 35SC. Após o teste, o

conjunto foi novamente pesado para o calculo da T.T.V.T., e a bota sozinha também foi pesada para o calculo da absorção.

Resultados:

T.T.V.T. - Bota de marcha - Teste de água = 2,1 g/hr

Absorção e Condensação - Bota de marcha = Água pura dentro do reservatório de teste = 140 g (água líquida retirada da bota após o teste).

O interior da bota de marcha estava muito molhado após o teste. A diferença de pressão de vapor de água no teste é

42,2 mbar. O cálculo faz-se como segue:

56.2 mbar (a 100% H.R., 35°C)

-14,0 mbar (a 50% H.R., 23°C)

42.2 mbar = Diferença de Pressão de Vapor de Água para o Teste da Água

Para reduzir a condensação dentro da bota, a diferença de pressão de vapor no teste foi reduzida. Além da redução da pressão de vapor por redução da temperatura dentro do revestimento interior, a humidade relativa dentro do revestimento interior foi ainda mais reduzido por utilização de uma solução de sais saturada dentro do revestimento interior em vez de água pura. Existe um número enorme de combinações de soluções de sais e temperaturas que podem ser escolhidas para a vizinhança do revestimento interior. Neste exemplo, um excesso de cloreto de sódio foi adicionado à água para formar uma solução de sal saturada que foi então adicionada ao reservatório na bota. A solução criou uma humidade relativa de cerca de 76% â temperatura de teste. A temperatura de teste era cerca de 28°C. As condições ambientais mantiveram-se inalteradas, e a mesma bota foi testada. A diferença de pressão de vapor de água testada é 14,7 mbar como calculado abaixo:

28.7 mbar (a 76% HR, 28°C)

-14.0 mbar (a 50% HR, 23°C)

14.7 mbar = Diferença de Pressão de Vapor de Água para o Teste Salgado

Resultados:

T.T.V.T. para a bota de marcha utilizando solução de sais = 0.2

g/hr. Absorção e condensação na bota de marcha no teste salgado = 1.0 g (feltro de dentro da bota seco após o teste).

Estes resultados mostram que humidades relativas diferentes assim como temperaturas podem ser criadas dentro do revestimento interior para desenvolver um teste que provoque menor condensação dentro da bota. A temperatura e humidade ambientes podem ser alteradas para um efeito semelhante.

Exemplo 4

Uma luva de esqui foi ensaiada para a T.T.V.T. com um aparelho e procedimento semelhante aquele que já foi descrito para o calçado, mas modificado para a geometria da luva, como se mostra na figura 3. Um tubo de cobre 20 foi dobrado na forma de uma mão de modo a poder prolongar-se dentro dos dedos da luva 21. Uma chapa plana de filme de PTFE expandido pode não ser utilizada facilmente, dado que é difícil deformá-la e inseri-la dentro da luva sem desfazer as dobras e acumular rugas nos dedos. Uma inserção 22 foi então feita na forma de uma luva a partir de dois filmes de PTFE expandido. Os filmes foram ligados termicamente com a ajuda de um adesivo. Esta inserção pode ser fácilmente colocada na posição mostrada. A luva de inserção é então cheia com água 23, o tubo de cobre 20 foi inserido com o termopar 24 e bucha 25. A vedação 26 foi apertada para forçar a luva 21 e luva de inserção 22 contra a bucha rigida 25. Os procedimentos de pesagem são semelhantes aos exemplos anteriores.

Foi utilizado um teste de duas horas com condições ambientais de 23°C e 50% de humidade relativa. A temperatura da água era 33°C.

Resultados:

T.T.V.T. da Luva em Agua = S.3 g/hr

Absorção e condensação na Luva em Água = 4.S g

Claims

Processo para a medição da velocidade de transmissão do vapor de água num artigo de vestuário que define uma região fechada, caracterizado pela sequência seguinte:

(a) inserção, num artigo de vestuário, de um material de revestimento permeável ao vapor de água e impermeável aos líquidos, o qual se adapta à configuração do artigo de vestuário forrando a sua superfície interior, sendo essa inserção efec tuada de tal modo que o material de revestimento confine com um tampão de vedação a seguir definido (b) enchimento do material de revestimento com uma quantidade de água, tapando e vedando a perfuração com um tampão que é impermeável à água e ao seu vapor, formando uma vedação para ambos, (c) pesagem do artigo de vestuário cheio de água e vedado, (d) deixar em repouso o artigo de vestuário cheio de água e vedado, durante um periodo de tempo pré-determinado (e) nova pesagem do artigo de vestuário cheio de água e vedado (f) determinação da velocidade de transmissão do vapor de água que passa através do artigo de vestuário.

- 2â Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto de o artigo de vestuário ser um calçado.

- 3â Processo de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado pelo facto de o material de revestimento ser constituído por poli-tetra-fluoro-etileno expandido e microporoso.

A requerente reivindica a prioridade do pedido norte-americano apresentado em 28 de Outubro de 1988, sob o número de série 263,931.