EA005018B1

EA005018B1 - Объемный материал с пористым слоем

Info

Publication number: EA005018B1
Application number: EA200300783A
Authority: EA
Inventors: Мэри Элизабет Моррисон
Original assignee: Ламинейшен Текнолоджиз Лимитед
Priority date: 2001-01-09
Filing date: 2002-01-09
Publication date: 2004-10-28
Also published as: EP1367913B1; US20040062910A1; AU2002226518B2; JP2004527667A; CN1321601C; US20110010828A1; KR100825053B1; ES2302515T3; DE60225251D1; DE60225251T2; CA2434326C; PT1367913E; WO2002054896A1; US7788952B2; ATE387114T1; HK1061784A1; KR20040028708A; CN1491090A; EP1367913A1; JP4137637B2

Abstract

Согласно изобретению предлагается ткань (10), содержащая пористый слой (15), поры которого расположены вдоль слоя. Указанный слой включает в себя проходящие поперек него волокна (16). Благодаря этому в условиях эксплуатации текучая среда (А) побуждается к протеканию вдоль пористого слоя на всем его протяжении. Ткань позволяет теплу, исходящему от контактирующего с ней тела, переноситься вдоль пористого слоя, в результате чего тело эффективно охлаждается. Предлагаются также изделия, например одежда, содержащие описанную ткань. Позитивными факторами являются легкость, гибкость и малый объем ткани, а также обеспечение эффективного охлаждения тела.

Description

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к ткани, а также к изделиям, включающим в себя эту ткань, в первую очередь, к одежде. Изобретение относится также к способам охлаждения и/или нагрева тела. В особенности оно применимо для охлаждения тел водителей, например участников ралли или гонок, хотя и не ограничено этими рамками.

Уровень техники

Все водители-участники гонок обязаны носить одежду, обладающую улучшенными огнеупорными свойствами. Она должна защищать их от огня внутри или около используемого ими транспортного средства. Чем эффективней защита, тем больше требуется слоев огнеупорной ткани. Вследствие этого комбинезоны водителей весьма эффективно блокируют в теле тепло. Это дискомфортно для водителей, особенно в том случае, когда они должны носить комбинезоны в течение длительного периода времени (например, во время гонок Формулы-1) или в сильно нагретой кабине (например, участвуя в гонке на выносливость).

Для ралли, проходящих в жарких странах, проблемы блокирования тепла вследствие использования предписанных комбинезонов приводят к тому, что водители и штурманы отказываются их носить. Чтобы исключить возможность обморока вследствие теплового удара, они предпочитают пожертвовать защитой от вызванных огнем повреждений.

Изготовление костюма, который обеспечит полную защиту от огня, одновременно предотвращая перегрев носителя одежды, сняло бы для водителей проблему компромисса между безопасностью и комфортом.

Следует подчеркнуть, что одежда, обеспечивающая полную защиту от огня одновременно с предотвращением перегрева носителя одежды и/или чрезмерного ограничения его движения, необходима также и для многих других профессий, например для пожарных.

В патентных документах XVО 96/02220 и И8 5014363 описаны модификации одежды, сконструированные с применением компонентов на жестких каркасах. Указанные компоненты обеспечивают наличие вентиляционных каналов внутри одежды. Однако такие модификации имеют относительно большой объем и не обладают достаточной гибкостью. К тому же они сложны в изготовлении.

Патентный документ 1Р 4209809 описывает одежду, имеющую воздухопроницаемые слои. Однако, поскольку внешний слой негерметичен для воздуха, структура не эффективна, если рассматривать ее как канал для охлаждающего воздуха. Кроме того, между внешними слоями, которые нужно разместить на определенных расстояниях друг от друга, предусмотрен относительно жесткий промежуточный слой соприкасающегося материала. Этот материал создается отдельно, увеличивая сложность изготовления изделия. Другой вариант одежды, подобной по своей структуре изделию согласно 1Р 4209809, описан в патентном документе И8 5243706.

В патентном документе ОВ 2352959 А описана одежда с воздухопроницаемыми слоями, предназначенными для охлаждения тела. Однако эта одежда не имеет эффективного канала, обеспечивающего протекание воздуха. Сама по себе такая одежда не обеспечивает желаемого уровня охлаждения, требуемого для описанных выше ситуаций.

Патентный документ νθ 98/34505 описывает ткань, содержащую пористый слой с расположением пор в направлении вдоль слоя. Указанный слой включает в себя волокна, вытянутые поперек слоя. Тем самым во время эксплуатации текучая среда имеет возможность протекать вдоль пористого слоя.

Сущность изобретения

Задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, состоит в попытке преодолеть, по меньшей мере, часть из перечисленных выше или некоторых других недостатков. Прочие задачи, решаемые настоящим изобретением, станут понятны из следующего далее описания.

Согласно одному из аспектов настоящего изобретения предлагается ткань, содержащая пористый слой, поры которого расположены вдоль слоя, причем указанный слой включает в себя проходящие поперек него волокна. Тем самым во время эксплуатации текучая среда побуждается к движению вдоль пористого слоя по всему его протяжению. Ткань характеризуется тем, что поперечные волокна расположены таким образом, что обеспечивается формирование одного или нескольких каналов внутри ткани. Эти каналы предназначены для предпочтительного протекания текучей среды по одному или нескольким каналам в направлении вдоль слоя.

Настоящее изобретение относится также к содержащим такую ткань изделиям, таким как одежда и сиденье транспортного средства.

Согласно другому аспекту настоящего изобретения пористый слой, поры которого расположены вдоль слоя, содержится в одежде, причем указанный слой включает в себя располагающиеся поперек него волокна. Тем самым во время эксплуатации текучую среду вынуждают направляться вдоль пористого слоя по всему его протяжению, охлаждая носителя одежды. Указанный слой характеризуется тем, что поперечные волокна расположены таким образом, что обеспечивается формирование одного или нескольких каналов внутри ткани. Эти каналы предназначены для предпочтительного протекания текучей среды через один или несколько каналов в направлении вдоль слоя.

К позитивным факторам ткани относятся легкость, гибкость и малый объем, а также обеспечение эффективного охлаждения.

Текучая среда в пористом слое способствует теплообмену с расположенным по соседству участком тела. Направленная текучая среда дает возможность, например, исходящему от тела теплу перенестись вдоль пористого слоя, тем самым эффективно охлаждая тело.

Ткань содержит верхнюю поверхность, т.е. лицевую сторону, во время эксплуатации находящуюся дальше от тела, и пространственно отделенную от нее нижнюю поверхность, т.е. лицевую сторону, во время эксплуатации находящуюся ближе к телу. Между указанными верхней и нижней поверхностями ткани находится пористый слой. Таким образом, ткань является трехмерной. Во время эксплуатации нижняя поверхность может находиться по соседству с телом, например соприкасаясь с ним. Предпочтительно, чтобы она была проницаема для текучей среды, например для воздуха и влаги, тем самым позволяя влаге, например поту, и теплу, исходящему от тела, проходить насквозь в пористый слой. Для текучей среды, например для воздуха и влаги, может быть проницаемой также и верхняя поверхность. В порядке альтернативы верхняя поверхность может быть непроницаемой, по меньшей мере, для текучей среды, направленной через пористый слой, например для воздуха, при этом позволяя другой текучей среде, например влаге, проходить насквозь, как это более детально описано ниже.

Предпочтительно, чтобы рядом с пористым слоем на его верхней стороне, т. е. на стороне, которая во время эксплуатации является наиболее удаленной от тела, был расположен непористый или непроницаемый слой или поверхность, по существу непроницаемые для текучей среды, направленной в пористый слой. Желательно, чтобы указанный непроницаемый слой был воздухонепроницаемым. Таким образом, указанный непроницаемый слой вынуждает текучую среду перемещаться вдоль пористого слоя. За счет такого вынужденного форсированного протекания текучей среды вдоль пористого слоя, например, на всем протяжении ткани, повышается эффективность охлаждения.

Пористый слой может включать в себя волокна, например, штапельного или удлиненного типа или непрерывные нити, т. е. одноволоконную нить (одноволоконные нити). Большинство волокон может иметь большее протяжение поперек пористого слоя по сравнению с их протяжением вдоль него. Например, при применении штапельных волокон большинство их можно вытянуть указанным образом, т. е. с большим протяжение поперек пористого слоя, от одного конца до другого. Для пористого слоя возможны варианты вытягивания волокон поперек слоя по существу вертикально по отношению к его плоскости или под углом к слою. Все волокна могут быть одинаковыми. В порядке альтернативы система может включать в себя несколько типов волокна. Предпочтительно, чтобы волокно содержало одноволоконную нить. Например, волокна, пересекающие пористый слой, могут содержать полиэфирную одноволоконную нить (нити), причем предпочтительно единичную. Поперечные волокна могут быть как искусственными, так и натуральными, а также сочетать оба эти типа. Они могут содержать также волокна, огнестойкие по своей природе, обработанные огнестойкие волокна или их комбинацию. Предпочтительны огнестойкая по своей природе одноволоконная нить и/или полиэфирная одноволоконная нить.

Друг с другом волокна можно сшивать, а также соединять вязаным или тканым образом.

Верхняя и нижняя поверхности ткани могут содержать волокна штапельного или удлиненного типа или непрерывные нити, т.е. одноволоконную нить (нити). Все волокна могут быть одинаковыми. В порядке альтернативы система может включать в себя несколько типов волокна. Друг с другом волокна можно сшивать, а также соединять вязаным или тканым образом. Волокна в одном слое можно сшить или соединить вязаным образом с волокнами в другом прилегающем слое. Ткань, содержащую пористый слой, и ее верхнюю и нижнюю поверхности предпочтительно сшить или соединить вязаным или тканым образом в виде единой ткани.

Материалы, пригодные для верхней и нижней лицевых сторон ткани, как в верхней, так и в нижней поверхностях, могут содержать волокна, огнестойкие по своей природе, например Ыошех (торговое наименование), обработанные огнестойкие волокна, например РгоЬаи (торговое наименование), обработанный хлопок, натуральные волокна, искусственные волокна и/или комбинацию различных волокон. Каждая поверхность может быть идентична другой или отличаться от нее. По меньшей мере для одной, а еще лучше для обеих, верхней и нижней поверхностей предпочтительны волокна, огнестойкие по своей природе, такие как Ыошех.

Предпочтительно, чтобы прилегающая к телу поверхность включала в себя волокна с капиллярными свойствами, причем такие волокна также могут быть огнестойкими. Под капиллярными свойствами имеется в виду способность волокон активно удерживать или притягивать влагу, например пот, от тела в пористый слой.

Любое из волокон может содержать огнестойкие волокна, синтетические волокна, натуральные волокна или любую их комбинацию. Ткань можно сконструировать посредством вязания с применением огнестойких волокон, таких как Ыошех. Позитивным фактором для такой ткани является очень высокий уровень огнестойкости.

Любое из волокон можно обработать огнестойкими средствами обработки или покрыть огнестойкими покрытиями.

Ткань или пористый слой можно вязать посредством уточного вязания или основовязания с получением соответственно основовязаного или уточного полотна. Применение первого способа по сравнению со вторым дает более гибкий продукт. Уточное полотно верхней и нижней поверхностей может включать в себя гладкое трикотажное полотно, а также одинарный или двойной джерси. Поперечные волокна можно ввязать в верхнюю и нижнюю поверхности, используя чередующуюся последовательность сторон. Поперечные волокна могут располагаться прямо поперек слоя или под углом. Для высокопроизводительной работы можно применять основовязание. В этом случае поперечные волокна могут составлять угол 90° по отношению к верхней и нижней лицевым сторонам. Выбор типа вязания можно произвести в зависимости от требуемых свойств, например, вытягивания/сжатия и т.д.

Преимуществом является возможность вязания пористого слоя за одну операцию, в ходе которой верхнюю и нижнюю поверхности вяжут одновременно, а поперечное волокно проводят однократно от верхней поверхности к нижней. Расположение поперечного волокна можно регулировать, чтобы выдерживались заданные количество проходов от верхней поверхности к нижней и локализация каждого такого прохода. Поперечное волокно можно включить вязаным образом в каждую поверхность при его прохождении в поперечном направлении. Предпочтительно, чтобы при этом применялась одинарная пряжа, а каждый проход был единичным.

Для уточного вязания последовательность соответствующих операций может быть следующей: (1) формируют обметочный стежок; (2) поперечное волокно переводят к противоположной стороне и укладывают в обметочный стежок противоположной стороны; (3) формируют противоположный обметочный стежок; (4) затем поперечное волокно проводят обратно к исходной стороне и укладывают в обметочный стежок; (5) далее эту последовательность повторяют. Для поперечного волокна у любой точки можно сделать пропуск, причем посредством регулирования, в том числе и компьютерного, последовательность можно изменять, формируя различное распределение поперечного волокна, например, в виде каналов.

Во время эксплуатации можно предусмотреть контакт, по меньшей мере, части пористого слоя и кожи пользователя поверх, по меньшей мере, ее фрагмента. Предпочтительно, чтобы с кожей контактировала пористая ткань. С кожей могла бы контактировать или пористая нижняя поверхность ткани, или присоединенная к ней пористая ткань.

Предпочтительно обеспечить наличие второго слоя, например пленки, который заставлял бы текучую среду перемещаться через пористый слой на всем его протяжении. Этот второй слой можно поместить на стороне пористого слоя, внешней по отношению к телу; указанный второй слой может быть наружной стороной одежды. Второй слой может выполнять функцию непористого или непроницаемого слоя для верхней стороны пористого слоя, описанного выше. Следует подчеркнуть, что изобретение, таким образом, предлагает ламинатный материал, содержащий ткань и второй слой или пленку. Таким образом, во время эксплуатации ламината текучая среда протекает в пористом слое, при этом второй слой или пленка воздействует на нее так, что она вынуждена перемещаться вдоль пористого слоя, не пересекая его границ.

Предпочтительно, чтобы второй слой был по существу непроницаемым для текучей среды, например, для воздуха, и обеспечивал пропускание паров влаги, позволяя тем самым телу выделять пот. Этот слой предпочтительно содержит гидрофильный слой (мембрану), который может во время эксплуатации оттягивать через себя наружу влагу из внутреннего объема ткани или одежды. Гидрофильный слой может обеспечить протекание текучей среды на всем протяжении слоя внутри одежды.

Второй слой или пленка могут быть огнестойкими. Пригодными материалами для второго пленочного слоя являются гидрофильные или микропористые пленки. Ими могут быть пленки полиуретана, полиэфируретана или полихлорвинила (ПХВ). Они могут иметь огнестойкие свойства. Предпочтительна гидрофильная пленка с огнестойкими свойствами.

Второй слой или пленку можно расположить между двумя пористыми слоями, каждый из которых имеет расположение пор вдоль слоя и во время эксплуатации может обеспечить направление текучей среды через себя в главном направлении протяжения слоя, чтобы, например, охлаждать носителя одежды.

Ламинат может содержать пять слоев, из которых (считая от слоя, наиболее близкого к телу) один слой содержит трехмерную (3М-) ткань с пористым слоем. Второй и четвертый слои являются непроницаемыми для текучей среды слоями, пропускающими пары влаги, третий слой представляет собой другую 3М-ткань с пористым слоем, а пятый слой содержит ткань, защищающую непроницаемый внешний слой. Пятислойный ламинат может обеспечить для первой текучей среды, например воздуха, циркуляцию в первом пористом слое, а для второго пористого слоя предусмотрена возможность заполнить его инертным газом, таким как СО₂, или каким-либо другим гасящим пламя материалом в качестве защитной меры при попадании в огонь или высокотемпературную среду.

Ί

Такая структура может быть полезной для приложений типа противопожарной службы, где не требуется такая свобода движения, как у гонщика.

За счет размещения второго пористого слоя, через который над непроницаемым слоем базисного двухслойного ламината мог бы циркулировать СО₂, непроницаемый внутренний слой предотвращает соприкосновение СО₂ с телом, а пористый внутренний слой, кроме того, обеспечивает изоляцию по отношению к замораживающему воздействию.

Второй слой может содержать или включать в себя газ и/или обладать свойствами химической стойкости. Он должен защищать носителя одежды при работе в условиях риска, например, на химическом производстве, при транспортировке химических средств и во время химической войны. Этот слой может содержать пленку, которая, в свою очередь, может включать в себя, например, пленку из полиуретана, полиэфируретана или ПХВ.

Второй слой или пленку можно ламинировать к ткани различными способами. Например, можно использовать термосклейку, проведенную посредством применения горячей расплавленной клеящей пленки, распыление на ткань или наложение с помощью множества точек клея между тканью и вторым слоем или пленкой.

Для защиты второго слоя на его внешней стороне можно предусмотреть наличие третьего слоя. Он может содержать ткань. Таким образом, можно получить трехслойный ламинат. Третий слой может быть огнестойким.

Пористый слой может включать в себя еще один дополнительный слой, прикрепленный к пористому слою и расположенный во время эксплуатации по соседству с телом, например, контактируя с кожей носителя одежды.

В порядке альтернативы или дополнительно текучую среду, в частности ее главную часть, можно направить по пористому слою на всем его протяжении, пространственно отделив указанный слой от кожи носителя одежды.

Для достижения более высоких уровней надежности с точки зрения огнестойкости, блокировки тепла, термической защиты и/или тепла, выделяемого тепловым излучением, любая из описанных здесь ламинатных структур может иметь один или несколько дополнительных ламинированных слоев. Способствовать огнестойкости может наличие воздушного зазора. При этом повышенную огнестойкость можно обеспечить за счет неплотного прикрепления тонкого слоя к поверхности ламината. Например, на поверхность костюма, изготовленного из ламината, можно прикрепить тонкий комбинезон.

В порядке альтернативы или в добавление к непроницаемому второму слою структуру ткани можно изменить, сделав верхнюю поверхность непроницаемой для текучей среды, направленной в пористый слой. Таким образом, указанная среда удерживается в пористом слое. Чтобы получить слой, непроницаемый для текучей среды, ткань можно изготовить с применением очень плотно связанной поверхности на внешней стороне. Например, верхняя поверхность может быть воздухонепроницаемой. Предпочтительно, чтобы она позволяла обеспечить пропускание паров влаги. Этот эффект можно получить, применяя в этом слое микроили нановолокна. Ткань можно изменить также, включив для плотного слоя дополнительный защитный слой. Полный комплект одежды, содержащей ткань, можно изготовить посредством ЗМ-моделирования и вязания в рамках одного процесса. Этот процесс может использовать измененную ЗМ-структуру ткани, т.е. без второго слоя или пленки. В порядке альтернативы или дополнительно можно напылить второй/пленочный слой и/или применить ненатянутый защитный внешний слой ткани. К позитивным факторам относится тот факт, что эта структура позволяет вязать одежду, исходя непосредственно из сканирования ЗМ-компьютерного изображения тела, т. к. очень плотный вязаный слой обеспечивает такой же эффект непроницаемости, что и второй или пленочный слой.

З М-моделированием можно производить одежду без швов.

Ткань или одежда может включать в себя, по меньшей мере, одно впускное отверстие для текучей среды, через которое эта среда проходит, чтобы иметь возможность протекать вдоль пористого слоя или нескольких таких слоев. Ткань или одежда может включать в себя, по меньшей мере, одно выпускное отверстие, через которое текучая среда, прошедшая, по меньшей мере, часть пористого слоя или нескольких таких слоев, должна покинуть ткань или одежду.

Пористый слой может иметь волокна, проходящие поперек слоя, формируя систему расположения, которая направляет текучую среду для прохождения вдоль пористого слоя. Формы этой системы могут быть различными. Она может содержать один или несколько каналов, а также одну или несколько полостей. Например, указанная система расположения волокон может сформировать внутри пористого слоя зигзагообразный канал в поперечном направлении относительно ткани и/или по ее длине. Система может содержать исходный канал, который внутри пористого слоя разветвляется в поперечном направлении относительно ткани и/или по ее длине и сходится в одной точке. Структурированный таким образом слой можно сформировать посредством программирования вязальной машины, имеющего своей целью пропуск волокон в заданных зонах, чтобы получить в такой зоне канал через ткань. Достигаемое тем самым преимущество состоит в том, что с помощью каналов можно направлять текучую сре ду через материал более определенным образом и тем самым способствовать охлаждению.

Изменяя систему расположения поперечного волокна, можно регулировать скорость потока внутри ткани. Для ограничения потока и для нагнетания его в канал можно увеличить число волокон, проходящих вокруг зоны канала, или расположить их более часто. Этот вариант можно применять в конкретных зонах костюма, например у запястья, чтобы получить максимальный охлаждающий эффект.

В тех зонах, где имеет место высокий уровень сжатия из-за участков, образующих складки во время нормальной носки, или из-за давления со стороны внешнего оборудования, ткань можно укрепить. Например, в таких зонах сжатия она может иметь один или несколько укрепленных каналов.

Кромки и/или швы ткани и/или ламината можно герметизировать с формированием непроницаемого слоя, удерживающего текучую среду. Достигнуть этого можно различными способами. Например, эффективность герметизации можно обеспечить за счет подвертывания кромок, прошивания и тепловой герметизации кромок и/или посредством РЧ сварки (радиочастотная сварка, известная также как диэлектрическая или высокочастотная (ВЧ) сварка) и/или ультразвуковой сварки. В последнем случае для спрессовывания швов друг с другом применяют ролики, вибрирующие под воздействием ультразвука так быстро, что выделяется тепло, формирующее бесшовную сварную деталь.

Предпочтительно, чтобы текучая среда нагнеталась вдоль пористого слоя за счет внешних средств. Ткань или одежда могут включать в себя силовые устройства, предназначенные для нагнетания (принудительного продвижения) указанной среды через слой. Такие устройства могут проталкивать или направлять текучую среду через слой. Их можно пространственно отделить от ткани или одежды, предусмотрев, однако, соединение с ней. Например, силовые устройства могут содержать систему на основе воздушного насоса, прокачивающую воздух через слой. Такая система может питаться от электрической батареи, и/или иметь автоматическое отключение, и/или другие меры обеспечения безопасности. Текучей средой может быть воздух, подаваемый по трубопроводу из вентиляционной системы транспортного средства и направляемый под давлением вдоль пористого слоя, причем как без дополнительных нагнетательных средств, так и с их применением. Кроме того, при введении воздуха в одежду может иметь место и естественное перемещение его вдоль пористого слоя вследствие: (а) движения тела, сжимающего и ослабляющего участки ламината и/или (б) конвекции теплого воздуха, перемещающегося в более холодные зоны пористого слоя.

Чтобы способствовать понижению температуры тела, текучую среду можно охладить. Текучая среда предпочтительно содержит газ, например воздух.

Одежда может представлять собой полный костюм или компонент, покрывающий только часть тела (такой как перчатка, манжета, воротник), а также набедренную или нагрудную зоны. Одежду можно разместить под костюмом, или она может состоять из отдельного фрагмента, предназначенного, по меньшей мере, для части одежды носителя.

Одежда, например полный костюм, может включать в себя различные зоны вязаной структуры, например, для различных участков костюма. Таким образом, можно обеспечить зоны различной гибкости и/или формы в таких участках как подмышки, плечи, талия, таз и колени. Более гибкую вязаную структуру можно получить, например, за счет изменения рисунка вязания, длины стежка и/или номера пряжи. Это позволяет обеспечить большее натяжение в одном или в обоих направлениях, увеличивающее гибкость. Например, зоне подмышек можно придать более гибкую вязаную структуру и/или такую конфигурацию, чтобы сформировался участок в виде выемки, соответствующий подмышке. Ткань можно сформировать также, увеличивая или уменьшая число стежков внутри заданной зоны. Применение уточного вязания может обеспечить универсальность при соединении упомянутых выше различных участков вязаной структуры.

Как указывалось выше, конструкция костюма может включать в себя зоны каналов, форсирующие прохождение большего количества текучей среды через конкретные участки, такие, например, как подмышка. В тех зонах, где пористая ткань имеет складку или находится под внешним давлением, каналы можно укрепить. Такое укрепление можно было бы обеспечить, например, за счет применения большего пересечения волокна, более высокого номера пряжи и/или вставок из дополнительного укрепленного материала.

Поскольку могут иметь место зоны, в которых центр ткани или ламината будет сжат, т. е. деформирован (например, под петлями ремней безопасности), целесообразно иметь возможность провести текучую среду по каналам к тем местам, где система будет наиболее эффективна.

Согласно другому аспекту настоящего изобретения предлагается способ охлаждения тела, предусматривающий, во-первых, принудительный ввод тепла от тела в пористый слой ткани, содержащийся, например, в одежде и включающий в себя проходящие поперек него волокна, а также, во-вторых, побуждение текучей среды к протеканию через слой таким образом, что она вынуждена протекать вдоль слоя, отбирая от него тепло.

Способ по изобретению может предусматривать возможность переноса влаги от тела в пористый слой, например, за счет капиллярного эффекта, перемещение влаги вдоль волокон, составляющих, по меньшей мере, часть слоя, и воздействие на влагу, вызывающее ее перемещение вдоль волокон, большинство которых проходит не в продольном, а в поперечном направлении относительно слоя.

Предпочтительно, чтобы способ предусматривал втягивание паров влаги или пота в пористый слой, т.е. не просто позволял влаге войти в слой, но активно нагнетал ее туда. Этот эффект можно обеспечить посредством описанной выше системы волокон.

Способ может включать в себя охлаждение текучей среды до ее поступления в пористый слой. Это охлаждение текучей среды может осуществляться до температуры ниже температуры окружающей среды. Предпочтительно, чтобы способ предусматривал нагнетание газа, например воздуха.

Способ может включать в себя наличие ограничений для перемещения текучей среды с направлением ее преимущественно вдоль пористого слоя.

Способ может предусматривать охлаждение верхней части тела или, по меньшей мере, одной руки, одной ноги или их сочетания.

Настоящее изобретение включает в себя также одежду человека, обеспечивающую его охлаждение по описанному способу.

Далее изобретение предлагает другие изделия, содержащие ткань, например содержащий ткань материал для сиденья транспортного средства.

Для ткани по изобретению можно также найти применение, заключающееся в нагреве тела. Этот эффект может быть полезным в ситуациях, в которых тело было подвергнуто воздействию низких температур и нуждается в эффективном нагреве. Применительно к таким приложениям для текучей среды, которая может быть направлена вдоль пористого слоя, дополнительно обеспечивается возможность ее нагрева до температуры, повышенной, например, относительно температуры тела. Тем самым теплообмен может произойти в направлении, противоположном охлаждению, т.к. нижняя поверхность ткани будет нагревать тело. Соответственно, приводимые в данном описании ссылки на охлаждение тела в порядке альтернативы относятся и к нагреву тела.

Для сохранения и высвобождения тепловой энергии ткань может включать в себя слой или слои, содержащие внутри волокон микрокапсулы, легко меняющие фазу, или покрытие слоя или слоев, содержащее такие микрокапсулы.

Настоящее изобретение включает в себя любую комбинацию приведенных здесь признаков или ограничений.

Перечень фигур чертежей

Настоящее изобретение может быть осуществлено многими способами. Далее будут описаны различные варианты осуществления изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, из которых фиг. 1 представляет собой поперечное сечение трехмерной ткани 10 согласно изобретению, предназначенной для применения в одежде;

на фиг. 2 представлено изображение показанной на фиг. 1 ткани 10, включающей в себя ламинированную к одной из сторон пленку 12;

фиг. 3 представляет собой сечение соединительного участка 14 двух фрагментов одежды согласно изобретению;

фиг. 4 представляет собой схематичное изображение человека в костюме, изготовленном из ламинированной ткани согласно изобретению;

фиг. 5 иллюстрирует ламинат согласно изобретению, имеющий два пористых слоя;

фиг. 6 схематично иллюстрирует в горизонтальной проекции различные системы расположения волокон внутри пористого слоя;

фиг. 7 иллюстрирует последовательность вязания для ткани согласно изобретению.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения

Как показано на фиг. 1, ткань 10 изготовлена из волокон 16 или коротких отрезков пряжи. Указанные волокна или отрезки вытянуты главным образом поперек слоя, т. е. поперек пространства 15 между верхней 6 и нижней 8 сторонами ткани. Эти стороны также изготовлены из волокон. Цельная ткань связана с использованием уточного вязания за одну операцию. По длине ткани расположен пористый слой.

Нижняя сторона 8, находящаяся со стороны тела, по меньшей мере, проницаема для влаги, тепла и воздуха, исходящих от тела. Волокна 16, в основном, выпрямлены на своем протяжении, но направление их вытягивания может изменяться. Для большинства этих волокон размер по их длине больше в направлении поперек слоя, чем вдоль протяжения слоя. По существу все волокна 16 вытянуты в направлении поперек слоя. Между волокнами предусмотрены воздушные зазоры 18, причем преимущественно размер этих зазоров больше поперек ткани, чем вдоль нее. Толщина ткани составляет величину от приблизительно 3 до 6 мм.

Волокна 16, вытянутые главным образом поперек слоя, представляют собой полиэфирную одноволоконную нить. Верхняя и нижняя лицевые поверхности состоят из пряжи Дошсх (торговое наименование). Однако, в принципе, с точки зрения увеличения огнестойкости цельной ткани, для поперечных волокон 16 была бы предпочтительна огнестойкая одноволоконная нить при условии ее доступности.

В порядке альтернативы или дополнительно волокна можно обработать таким образом, чтобы они стали огнестойкими. Кроме того, они могут быть огнестойкими по своей природе.

Ткань связана согласно структуре, показанной на фиг. 7/1-6, и в соответствии со следующими техническими условиями:

нормальный шаг (НШ) (спицы на сантиметр) вязаной основы (верхняя и нижняя поверхности): 4;

НШ сгибания (поперечная пряжа): 9;

набор вязаного полотна: 12; система вязания: Орйтит.

Во время эксплуатации воздух направляется вдоль слоя в направлении, обозначенном стрелкой А.

На фиг. 2 показана пленка 12, содержащая полиэфируретан. Она ламинирована к наружной поверхности ткани 10. Пленку 12 формируют отдельно до закрепления на ткани. Затем ее приклеивают, применяя термоплавкую клеящую пленку. В порядке альтернативы пленку 12 можно прикрепить к ткани иначе, например, сформировать на ткани в виде жидкой пленки, покрывающей ткань. Пленка представляет собой гидрофильную пленку, предназначенную для оттягивания влаги из тела носителей одежды. Пленка 12 изготовлена с возможностью удерживать воздушный поток большей частью внутри ткани, т. е. она по существу воздухонепроницаема.

При желании сторону, противоположную стороне с ламинированной пленкой 12, можно обработать или ламинировать пленкой другого типа таким образом, чтобы эта сторона, расположенная по соседству с телом носителя одежды, не слишком сильно раздражала его кожу. В порядке альтернативы или дополнительно ткань можно присоединить вязаным образом к соседнему слою, который можно расположить рядом с кожей носителя одежды. У этого соседнего слоя большинство волокон может быть вытянуто в направлении главного протяжения слоя, а не поперек него.

Из ткани 10 или ламината, показанных на фиг. 2, можно сформировать плотно облегающий костюм 20, как это показано на фиг. 4. Такой костюм огнеупорен. В то же время этот костюм, обеспечивая охлаждение тела, тем не менее гибок и имеет малый вес. Костюм 20 снабжен плотно облегающими манжетами у шеи, запястий и лодыжек. Это делает его почти герметичным изделием. Кромки ткани, формирующие костюм, уплотнены, как это показано на фиг. 3. Кромки 22 подвернуты внутрь таким образом, чтобы их лицевые поверхности, первоначально находящиеся снаружи, теперь были обращены друг к другу и соединялись между собой. В рабочей ситуации носитель костюма 20 будет потеть, и соответствующие влага и тепло перенесутся в ткань 10. Влага легко входит в эту ткань через нижнюю сторону 8 и распространя ется капиллярным образом вдоль волокон 16 прочь от кожи.

Костюм снабжен впускными и выпускными отверстиями 24, 26 для воздуха, схематично представленными на фиг. 4. Их может быть больше или меньше, чем это показано, причем как впускные, так и выпускные отверстия, а также и те, и другие одновременно могут иметь множество мест расположения или схему расположения, отличающуюся от показанной. Воздух к впускным отверстиям направляется насосом (не показан), заставляющим воздух проходить через ткань, забирая, по меньшей мере, часть пота в ткани и охлаждая ткань. Это делается для того, чтобы имел место теплообмен, охлаждающий таким образом тело. В порядке альтернативы насос, чтобы получить такой же эффект, можно применить для принудительного выведения воздуха через выпускные отверстия. Более теплый влажный воздух выходит через выпускные отверстия 26 костюма. В результате тело пользователя, продолжая потеть, имеет возможность эффективно терять при этом тепло, и можно установить для тела благоприятную температуру.

Чтобы усилить охлаждающий эффект, можно охладить воздух до поступления в ткань, хотя это не обязательно. При желании можно применить не воздух, а другой газ.

Хотя поперечное сечение костюма описывалось для варианта с трехмерной тканью, имеющей снаружи пленку 12, возможны и другие варианты осуществления изобретения. Например, в поперечном сечении возможны следующие комбинации слоев, считая от слоя, прилегающего к коже:

1. 3М-ткань - пленка - 3М-ткань.

2. ЗМ-ткань - пленка - ЗМ-ткань - один или несколько слоев других тканей.

3. 3М-ткань - пленка - один или несколько слоев других тканей.

Примеры специфических ламинатов включают в себя следующие комбинации:

а) 3М-ткань - микропористая пленка полиэфируретана;

б) ЗМ-ткань - пленка полиэфируретана;

в) ЗМ-ткань - пленка ПХВ.

Пример другого варианта осуществления изобретения показан на фиг. 5. Ламинат 30 содержит четыре слоя. Если считать от слоя, ближайшего к телу (обозначенного как внутренняя сторона), первый слой 32 содержит 3М-ткань с пористым слоем. Второй слой 34 и четвертый слой 38 представляют собой непроницаемые для воздуха слои, содержащие пленку 12, которая обеспечивает пропускание паров влаги, а третий слой 36 является другой 3М-тканью с пористым слоем. Возможен, хотя и не обязателен, пятый слой, содержащий ткань и расположенный на четвертом слое для защиты непроницаемого внешнего слоя. Для, по меньшей мере, четырехслойного ламината можно применить циркуля цию воздуха в первом пористом слое 32 с целью охлаждения тела описанным выше образом. При этом второй пористый слой 36 может содержать инертный газ, такой как СО₂, циркулирующий для защиты тела при попадании в огонь или высокотемпературную окружающую среду. В том случае, когда указанный газ, непрерывно циркулирующий в слое, имеет тенденцию охлаждать тело настолько сильно, что возникает проблема замораживания кожи носителя одежды, ламинат можно сконструировать таким образом, чтобы второй пористый слой 36 присоединялся к источнику инертного газа. Этот источник, вместо варианта с непрерывной циркуляцией инертного газа, можно активировать для наполнения указанного слоя 36 только при необходимости, например, в случае появления огня.

Охлаждение одежды можно регулировать, программируя изготовляющую ткань вязальную машину таким образом, чтобы в определенных зонах поперечные волокна 16 пропускались. Тем самым обеспечивается наличие одного или нескольких каналов, проходящих через ткань. Такие каналы направляют текучую среду вдоль пористого слоя определенным образом, позволяющим улучшить охлаждение некоторых зон. Различные примеры структурированных таким образом слоев проиллюстрированы на фиг. 6АС. На фиг. 6А в горизонтальной проекции на плоскость показана ткань 40 с зонами 42, в которых распределение поперечных волокон 16 имеет нормальную плотность, и зонами 44, в которых такие волокна пропущены, чтобы сформировать зигзагообразные каналы.

Направление таких каналов в костюме может быть любым. Например, на фиг. 6В показаны представленные на фиг. 6А зигзагообразные каналы, развернутые, однако, на 90°. На фиг. 6С показан вариант, предусматривающий разветвление исходных каналов 46 с образованием полостей 48. Далее эти полости снова переходят в каналы 47. От полостей 48 отходят боковые каналы 51. В зонах 42, в которых присутствуют поперечные волокна, количество воздуха, направленного через пористый слой, будет ограничено, а принудительный прогон воздуха через каналы станет, наоборот, предпочтительным. Поэтому охлаждение можно отрегулировать преимущественно в направлении определенных зон костюма, в которых может потребоваться более сильное охлаждение, например, к зонам запястий.

В добавление к водителям можно отметить следующих потенциальных пользователей костюма, изготовленного из предлагаемой ткани или ламината:

_тт ПользоваНазначение , .

тель(пользователи) „ Пожарные/военноЗащита от огня ^г служащие и т.д.

Газовая/противохимическая защита (вариант с введением в ламинат газостойкой и/или химически стойкой пленки)

Общий нагрев (не за счет огня)

Работники химических производств/ военнослужащие и т.д.

Работники, действующие в условиях высоких температур и нуждающиеся в максимальной свободе движения

Хотя рассмотренные примеры приводились в связи с костюмом, следует иметь в виду, что можно было бы изготовить и другие варианты одежды. Например, любой из описанных признаков могли бы иметь перчатки, манжеты или воротники. Кроме того, можно было бы охлаждать и другие специфические зоны, причем для их охлаждения к телу можно было прикреплять нагрудные и набедренные накладки.

Необходимо отметить в этой связи все документы, связанные по содержанию с данной заявкой, которые были подготовлены или заявлены одновременно с ней или ранее, которые открыты для изучения совместно с настоящим описанием. Содержание названных документов полностью включено в данное описание посредством ссылки на них.

Все признаки, приведенные в настоящем описании, а также в любом пункте прилагаемой формулы изобретения, в реферате и на чертежах, и/или все этапы любого способа или процесса, раскрытого в названных материалах, можно сочетать в любых комбинациях за исключением вариантов, в которых, по меньшей мере, некоторые из таких признаков и/или этапов взаимно исключают друг друга.

Каждый признак, рассмотренный в данном описании (включая любой пункт прилагаемой формулы изобретения, реферат и чертежи), можно заменить альтернативными признаками, служащими такой же, эквивалентной или подобной цели, если на этот счет нет специальных оговорок. Таким образом, если это условие соблюдается, каждый рассмотренный признак представляет собой только один из примеров множества эквивалентных или аналогичных признаков.

Изобретение не ограничивается приведенными вариантами осуществления. Оно охватывает также любой новый отличительный признак, рассмотренный в этом описании (а также в любом пункте прилагаемой формулы изобретения, реферате и на чертежах), или любую новую комбинацию таких признаков, а также любой новый этап любого способа или процесса или любую новую комбинацию этих этапов, раскрытых в данных материалах.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Ткань, содержащая пористый слой, который порист в направлении вдоль слоя и включает в себя волокна, проходящие поперек слоя, благодаря чему во время эксплуатации текучая среда принудительно движется вдоль пористого слоя, отличающаяся тем, что указанные поперечные волокна расположены так, что формируют один или несколько каналов через ткань для предпочтительного протекания текучей среды через указанные один или несколько каналов в направлении вдоль слоя.
2. Ткань по п.1, отличающаяся тем, что содержит верхнюю поверхность и пространственно отделенную от нее нижнюю поверхность, причем пористый слой расположен между указанными поверхностями.
3. Ткань по п.2, отличающаяся тем, что во время эксплуатации нижняя поверхность прилегает к телу.
4. Ткань по п.2 или 3, отличающаяся тем, что нижняя поверхность проницаема для текучей среды.
5. Ткань по любому из пп.2-4, отличающаяся тем, что нижняя поверхность проницаема для влаги.
6. Ткань по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что пористый слой снабжен примыкающим к нему на его верхней стороне непроницаемым слоем или поверхностью, которые непроницаемы для текучей среды, направленной в пористый слой, и тем самым обеспечивают перемещение текучей среды вдоль пористого слоя.
7. Ткань по п.6, отличающаяся тем, что непроницаемый слой или поверхность проницаемы для влаги.
8. Ткань по п.6 или 7, отличающаяся тем, что верхняя поверхность содержит непроницаемый слой, образованный плотным вязанием верхней поверхности.
9. Ткань по п.6 или 7, отличающаяся тем, что непроницаемый слой или поверхность содержат слой, ламинированный к верхней поверхности ткани.
10. Ткань по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что пористый слой включает в себя волокна одного или более типов, выбранных из группы, содержащей штапельные волокна, удлиненные волокна, непрерывные нити, одноволоконную нить или одноволоконные нити.
11. Ткань по п.10, отличающаяся тем, что волокно (волокна) содержит (содержат) одноволоконную нить.
12. Ткань по п.10 или 11, отличающаяся тем, что волокно (волокна) содержит (содержат) полиэфир.
13. Ткань по любому из пп.10-12, отличающаяся тем, что волокно (волокна) содержит (содержат) огнестойкое волокно, или обрабо танное огнестойкое волокно, или их комбинацию.
14. Ткань по любому из пп.10-13, отличающаяся тем, что волокно (волокна) связано (связаны), сшито (сшиты) или соткано (сотканы).
15. Ткань по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что верхняя и нижняя поверхности ткани содержат волокна, выбранные из группы, содержащей штапельные волокна, удлиненные волокна, непрерывные нити, одноволоконную нить или одноволоконные нити.
16. Ткань по п.15, отличающаяся тем, что волокна верхней и нижней лицевых сторон содержат волокна, выбранные из группы, содержащей волокна, огнестойкие по своей природе, обработанные огнестойкие волокна, обработанный хлопок, натуральные волокна, искусственные волокна и/или комбинацию различных волокон как в верхней, так и в нижней поверхностях.
17. Ткань по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что поверхность, во время эксплуатации прилегающая к телу, включает в себя волокна с капиллярными свойствами.
18. Ткань по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что содержащий волокна пористый слой и верхняя и нижняя поверхности сшиты, связаны или сотканы в виде единого изделия.
19. Ткань по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что содержит основовязанное или уточное полотно.
20. Ткань по п.19, отличающаяся тем, что ткань содержит уточное полотно, а верхняя и нижняя поверхности включают в себя гладкое трикотажное полотно, одинарное джерси или двойное джерси.
21. Ткань по п.19 или 20, отличающаяся тем, что поперечные волокна ввязаны в верхнюю и нижнюю поверхности с использованием чередующейся последовательности сторон.
22. Ткань по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что пористый слой сформирован вязанием в одну операцию, в которой верхнюю и нижнюю поверхности вяжут одновременно, а поперечное волокно пористого слоя проводят однократно от верхней поверхности к нижней.
23. Ткань по п.22, отличающаяся тем, что поперечное волокно ввязано в каждую поверхность при прохождении через нее.
24. Ткань по п.23, отличающаяся тем, что поперечное волокно содержит одинарную пряжу, а каждый проход является единичным проходом.
25. Ткань по любому из пп.19-24, отличающаяся тем, что сформирована уточным вязанием, применяющим следующую последовательность вязания: (1) формирование обметочного стежка; (2) перевод поперечного волокна к противоположной стороне и укладывание в об меточный стежок противоположной стороны; (3) формирование противоположного обметочного стежка; (4) последующий перевод поперечного волокна обратно к исходной стороне и укладывание в обметочный стежок с последующим повторением описанной последовательности.
26. Ткань по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, для части нижней поверхности пористого слоя или пористой ткани, прикрепленной к ней, предусмотрена возможность во время эксплуатации контактировать с кожей пользователя, по меньшей мере, с ее частью.
27. Ткань по любому из предыдущих пунктов при условии их зависимости от п.9, отличающаяся тем, что ламинированный слой содержит пленку.
28. Ткань по любому из предыдущих пунктов при условии их зависимости от п.9, отличающаяся тем, что ламинированный слой содержит гидрофильный слой или мембрану.
29. Ткань по п.28, отличающаяся тем, что гидрофильный слой или мембрана выполнены с возможностью во время эксплуатации притягивать влагу из внутреннего объема ткани и сквозь гидрофильный слой или мембрану.
30. Ткань по любому из пп.9-29, отличающаяся тем, что ламинированный слой содержит огнестойкий слой.
31. Ткань по любому из пп.9-30, отличающаяся тем, что ламинированный слой содержит материал, выбранный из группы, содержащей пленки полиуретана, полиэфируретана или ПХВ.
32. Ткань по любому из пп.9-31, отличающаяся тем, что на внешней стороне ламинированного слоя для защиты ламинированного слоя предусмотрен третий слой.
33. Ткань по любому из пп.9-31, отличающаяся тем, что на ламинированном слое предусмотрен дополнительный пористый слой, так что ламинированный слой локализован между двумя пористыми слоями.
34. Ткань по п.33, отличающаяся тем, что оба пористых слоя выполнены с возможностью принудительного движения через них во время эксплуатации текучей среды вдоль каждого слоя.
35. Ткань по п.33 или 34, отличающаяся тем, что на дополнительном пористом слое предусмотрен дополнительный ламинированный слой, а на дополнительном ламинированном слое предусмотрен пятый слой, который содержит ткань для защиты дополнительного ламинированного слоя.
36. Ткань по любому из пп.33-35, отличающаяся тем, что выполнена обеспечивающей во время эксплуатации ткани возможность циркуляции первой текучей среды в первом пористом слое, тогда как второй пористый слой выполнен с возможностью включения в него второй текучей среды.
37. Ткань по п.36, отличающаяся тем, что каждая из первой и второй текучих сред содержит газ.
38. Ткань по п.37, отличающаяся тем, что газ содержит воздух.
39. Ткань по п.36, отличающаяся тем, что вторая текучая среда содержит инертный газ.
40. Ткань по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что включает в себя по меньшей мере одно впускное отверстие для текучей среды, через которое проходит текучая среда для обеспечения возможности ее протекания вдоль пористого слоя или пористых слоев, и по меньшей мере одно выпускное отверстие, через которое текучая среда, прошедшая через по меньшей мере часть пористого слоя или пористых слоев, покидает ткань.
41. Ткань по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что волокна, проходящие поперек пористого слоя, расположены таким образом, чтобы направить текучую среду вдоль пористого слоя.
42. Ткань по п.41, отличающаяся тем, что указанное расположение обеспечивает формирование одного или множества каналов и/или одной или множества полостей.
43. Ткань по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что выполнена с возможностью нагнетания текучей среды во время эксплуатации вдоль пористого слоя посредством силовых устройств.
44. Изделие, отличающееся тем, что содержит ткань, соответствующую любому из предыдущих пунктов.
45. Изделие по п.44, отличающееся тем, что является предметом одежды.
46. Изделие по п.45, отличающееся тем, что представляет собой костюм или накладку, которая покрывает только часть тела.
47. Изделие по п.46, отличающееся тем, что содержит перчатку, манжету, воротник, набедренный или нагрудный компонент.
48. Изделие по любому из пп.45-47, отличающееся тем, что содержит зоны различной вязаной структуры для различных мест в одежде.
49. Изделие по п.48, отличающееся тем, что содержит различные зоны, образующие каналы для текучей среды, обеспечивающие прохождение большего количества текучей среды через отдельные зоны.
50. Изделие по п.44, отличающееся тем, что является сиденьем транспортного средства.
51. Способ охлаждения тела, предусматривающий принудительный ввод тепла от тела внутрь пористого слоя ткани, включающего в себя волокна, проходящие поперек пористого слоя, побуждение текучей среды к протеканию через слой вдоль него для отбора текучей средой тепла от слоя, и размещение поперечных волокон таким образом, чтобы сформировать один или множество каналов через ткань для преимущественного протекания текучей среды по ткани в направлении вдоль слоя.
52. Способ по п.51, отличающийся тем, что дополнительно включает в себя привлечение влаги от тела в пористый слой.
53. Способ по п.51 или 52, отличающийся тем, что дополнительно включает в себя охлаж дение текучей среды до того, как она поступит в пористый слой.
54. Применение ткани по любому из пп.143 для охлаждения тела.
55. Применение ткани по любому из пп.143 для нагрева тела.