ES2204865T3 - Material compuesto flexible. - Google Patents

Abstract

Material compuesto flexible para la fabricación de prendas de ropa, tiendas de campaña, sacos de dormir, calzado y capas intermedias de calzado, u objetos similares resistentes al agua, a utilizar en la intemperie, que contiene una capa externa formada por un elemento textil superficial o similar como elemento superior, una membrana hidrófila, al menos monocapa, y una capa interna, al menos monocapa, caracterizado porque la capa interna tiene un tiempo de penetración para gotas de agua inferior a 10 seg y una difusión de las gotas de agua en dirección longitudinal y transversal de al menos 15 mm, respectivamente medidos por el ensayo de disipación de

Description

Material compuesto flexible.

La invención se refiere a un material compuesto flexible para la fabricación de prendas de ropa, tiendas de campaña, sacos de dormir, calzado y capas intermedias de calzado u otros objetos similares, resistentes al agua, utilizables a la intemperie, que contienen una capa exterior formada por un elemento superficial textil o similar como capa superior, una membrana hidrófila al menos monocapa y una capa interior al menos monocapa.

Tejidos de membrana de este tipo son conocidos en múltiples acondicionamientos diferentes, habiéndose acreditado también en la práctica.

De esta forma, por ejemplo, se describen en el documento DE 298 19 703 U1 laminados compuestos por una capa funcional resistente al agua y permeable al vapor de agua y al menos una capa de cuero, con una cara externa y una cara interna. A menudo, la capa de cuero está hidrofobizada y laminada inmediatamente a través de su cara interna sobre una cara de la capa funcional. El laminado del documento DE 298 19 703 U1 tiene una resistencia a la permeabilidad al vapor de agua inferior a 600x10^{-3} (m^{2} mbar)/W.

El documento DE 29 54 263 C2 da a conocer un material compuesto flexible, formado por al menos dos capas porosas y flexibles pegadas entre sí, con una permeabilidad al vapor de agua mayor que 1000 g/m^{2}. La primera capa de este material compuesto es impermeable al agua al menos a presiones de 1,75 kg/m^{2} y está compuesta por un material hidrófobo con un ángulo de contacto con el agua mayor que 90º. La segunda capa tiene una estructura microporosa hidrófila coherente, en la que el transporte de agua a través de esta capa hidrófila tiene lugar exclusivamente por el mecanismo de absorción-evaporación, representando la capa un elemento de barrera para el paso de sustancias que reducen la tensión interfacial.

En el documento DE 39 42 879 A1 se propone un material impermeable al agua y permeable al vapor de agua para calzado, compuesto por una capa externa textil, una capa de barrera permeable al vapor de agua e impermeable al agua, y una capa interna hidrófoba.

Habitualmente, en estos materiales compuestos tricapa, de múltiples aplicaciones, la capa interna está compuesta por una tela para forro permeable al vapor de agua, de forma que entre el portador de un objeto fabricado a partir de este material compuesto, por ejemplo, una chaqueta, y el vapor de agua que éste produce, como consecuencia de la presión interior superior resultante de las diferencias de temperatura, el vapor de agua difunde a través del forro y de la membrana hacia fuera y se evapora en la capa externa. Sin embargo, la citada capa interna no absorbe, o sólo lo hace tras un período de tiempo prolongado, las gotas de agua. Por consiguiente, la evacuación de cantidades superiores de líquido, que son inevitables por la formación de sudor cuando el cuerpo se ve sometido a un ejercicio más intenso, es insuficiente. Más bien se produce en la capa interna un estancamiento de agua que provoca en el usuario de una prenda de ropa fabricada a partir de este material compuesto una incómoda sensación de humedad, y que puede dar lugar a enfriamientos.

Objeto de la invención es, por tanto, la fabricación de un material compuesto flexible del tipo descrito inicialmente, de manera que por medio de este material compuesto no sólo se pueda transportar vapor de agua desde el interior hacia el exterior en un espacio corto de tiempo, sino también que permita la salida rápida de líquidos. Además de las propiedades de tener actividad respiratoria y ser estanco al viento, lo que depende en gran medida de la membrana hidrófila, líquidos tales como especialmente agua deben ser absorbidos inmediatamente de la capa interna y transportados a través de la membrana hacia el exterior. El coste requerido de material y fabricación se debe mantener bajo, si bien se debe proporcionar un funcionamiento óptimo, en especial en lo que se refiere a la eliminación de líquidos.

De acuerdo con la invención, esto se consigue en un material compuesto flexible, del tipo descrito inicialmente, en el que la capa interna tenga un período de penetración para las gotas de agua, medido por el ensayo de disipación de gotas según AATCC 79-1992, inferior a 10 seg, preferentemente, inferior a 5 seg y, de forma más preferida, inferior a 2 seg, y una difusión para las gotas de agua en dirección longitudinal y transversal de al menos 15 mm.

Este ensayo de disipación es una prueba desarrollada en 1954 por la Asociación Americana de Químicos y Colorantes Textiles (AATCC, Research Triangle Park, Carolina del Norte, EE.UU.), que se ha ido actualizando progresivamente y que sirve para calcular la capacidad de reticulación y de absorción frente al agua. Una descripción del mismo se encuentra, por ejemplo, en la Patente de EE.UU. 4.191.221. El ensayo utilizado en el marco de la presente invención corresponde a la versión del año 1992. En principio, la medición tiene lugar dejando caer algunas gotas de agua desde una altura determinada sobre la superficie tensa de la muestra a analizar. Se mide, en este caso, el tiempo que necesita la gota para ser absorbida de la muestra, es decir, para desaparecer de la superficie.

Muestras con buena absorción absorben las gotas de agua de forma prácticamente inmediata, es decir, en el espacio de 1 a 2 seg como máximo después del contacto con la superficie. En el marco de la presente invención, un tiempo de absorción de hasta 10 seg se considera suficiente, en tanto que, por el contrario, tiempos de absorción superiores a 10 seg en el ensayo de disipación de las gotas se consideran, en general, como insuficientes.

El ensayo de disipación de gotas permite, además, el cálculo de otro parámetro para evaluar la capacidad de absorción de la capa interna. Además de la medición anteriormente descrita del tiempo de penetración, se puede determinar también la difusión de la gota en dirección longitudinal y transversal. Los materiales compuestos según la invención contienen capas internas en las que la difusión de la gota en dirección longitudinal y transversal es del orden de 15 mm, preferentemente, de al menos 20 mm. Se consideran extraordinariamente adecuados los materiales para la capa interna cuyas dimensiones de difusión son superiores a aproximadamente 30 mm en dirección longitudinal y transversal.

El especialista en la materia dispone de otra posibilidad adicional de ensayo de la capacidad de absorción mediante la norma DIN 53924, "Determinación de la velocidad de absorción de elementos superficiales textiles frente al agua". Este ensayo sirve, igualmente, para la determinación de la velocidad con la que los elementos textiles de superficie absorben agua. En dicho ensayo, se utilizan muestras de medición de aproximadamente 250 mm de longitud y 30 mm de anchura y dirección longitudinal y transversal (en los tejidos, dirección de urdimbre y de trama) y se les introduce verticalmente en una unidad de medición con agua destilada. Se observa la altura hasta donde sube el agua y se determina, por ejemplo, después de 5, 10, 30, 60, 300, 600, 900 y/o 1.800 seg.

Los materiales compuestos según la invención contienen capas internas en las que la altura de subida de la gota es, después de 5 seg, de al menos 10 mm, preferentemente, al menos 15 mm. En estos materiales, la altura de subida después de 1.800 seg es de al menos 70 mm, preferentemente, al menos 100 mm.

A diferencia del método de disipación de la gota, los métodos de ensayo según DIN 53924, descritos en último lugar, proporcionan en el resultado también magnitudes referidas, por ejemplo, a la construcción del tejido de la muestra a analizar (propiedades capilares). Si se consideran estas propiedades, conocidas por el especialista, en la evaluación y valoración de los resultados de medición, el especialista dispone, gracias a DIN 53924, de características adicionales de evaluación.

Se ha demostrado, entonces, que se pueden obtener resultados especialmente ventajosos cuando la capa interna, al menos monocapa, del material compuesto según la invención, está compuesta por un elemento textil superficial con reducida tensión interfacial en relación con el agua, una capa de poliuretano microporosa, una tela no tejida, una capa de espuma o combinaciones de las mismas.

El especialista puede determinar la elección de los materiales que se utilizan en la capa interna por medio de sencillos ensayos de rutina. Para la determinación de su adecuación se pueden emplear los métodos de medición anteriormente mencionados, en los que se entiende por "reducida tensión interfacial", por ejemplo, la situación de los resultados de medición en los intervalos preferidos anteriormente mencionados.

Evidentemente, también es posible ajustar la hidrofilia de la capa interna mediante equipamiento o los correspondientes tratamientos. De esta forma, por ejemplo, se pueden obtener capas internas adecuadas mediante el equipamiento de tejidos textiles superficiales, que por sí mismos no muestran una capacidad suficiente de absorción, por ejemplo, de agua, mediante el equipamiento con, por ejemplo, compuestos de poliuretano. Estos productos son habituales para el especialista y no requieren explicación adicional en este punto. A partir de la memoria descriptiva de EE.UU. 5.855.623 se pueden obtener indicaciones para la hidrofilización. El hecho de que un revestimiento de este tipo forme una cara dirigida hacia el interior o hacia el exterior, es decir, en dirección a la membrana, o, incluso, forme las dos caras de la capa interna, está exento, en principio, de limitaciones y sólo puede estar influido por motivos de coste, comodidad del usuario o por la funcionalidad.

Para aumentar adicionalmente el efecto de la absorción de agua puede ser conveniente que la membrana del material compuesto tenga dos capas y que la capa interna del material compuesto esté formada por una capa inversa que tenga una reacción hidrófila. Esta medida permite que la humedad se dirija de manera más rápida hacia la membrana y, por lo tanto, hacia el exterior. De manera ventajosa, esto puede suceder, por ejemplo, mediante la aplicación de un revestimiento hidrófilo de capa sobre la membrana. Un revestimiento de capa de este tipo podría estar compuesto, por ejemplo, también por una capa de poliuretano con reducida tensión interfacial en relación con el agua. Si se desea o es preciso, se puede utilizar, por ejemplo, la misma capa de poliuretano tanto en la capa interna como también para el revestimiento adicional de la membrana.

Para el material compuesto flexible según la presente invención, son muy adecuadas, por ejemplo, membranas hidrófilas de poliuretano, amida de poliéter o éster-amidas de poliéter, o combinaciones de los mismos. Estas membranas son conocidas. Ejemplos de las mismas se encuentran en el documento EP 827561, EP 378015 o JP 6-73669.

En general, se prefiere especialmente que la membrana hidrófila esté formada por un éster de copoliéter. En esta forma de realización, la membrana del material compuesto según la invención es un polímero derivado de poliglicoles de cadena larga, glicoles de cadena corta, con 2 hasta 4 átomos de carbono, y ácidos dicarboxílicos, en donde preferentemente los polímeros son ésteres de copoliéteres, compuestos por múltiples unidades de éster de cadena larga y corta, repetidas e intralineales, que están unidas de manera estática por enlaces ésteres de cabeza-cola. Este tipo de membranas son también conocidas para el especialista y se describen, por ejemplo, en los documentos EP 178740, EP 365129 y EP 827561.

En numerosas formas de realización, el elemento superior que forma la capa externa es un tejido textil superficial, cuya composición material puede variar dentro de amplios límites. En la mayoría de las propuestas de aplicación se prefieren elementos superiores de poliéster y/o poliamida.

En una forma de realización preferida adicional, el elemento que forma la capa externa del material compuesto es de cuero. Un material compuesto según la invención de este tipo es especialmente adecuado, por ejemplo, para la fabricación de calzado.

En relación con el procesamiento para el material compuesto según la invención, se prefiere que la capa interna, formada al menos por una capa, esté total o parcialmente unida, por ejemplo, adherida o cosida, con la membrana, o enlazada solamente con los bordes de la citada membrana en la prenda de ropa u otro objeto. Si está cosida, se debe atender a que la costura esté adecuadamente protegida contra líquidos que puedan penetrar desde el exterior.

Los materiales compuestos flexibles preferidos constan de tres capas y contienen, desde fuera hacia dentro, en primer lugar el elemento superior, a continuación, la membrana hidrófila e, inmediatamente después, la capa interna.

Si se prepara un material compuesto flexible según la invención, se consigue no sólo un elemento superficial textil impermeable al agua desde el exterior y permeable al vapor de agua, desde el interior, que se puede utilizar en múltiples aplicaciones, sino que se garantiza, sobre todo, el transporte, en muy corto espacio de tiempo, de grandes cantidades de líquido, en forma de gotas de agua, desde el interior hacia el exterior. La capa interna del material compuesto según la invención absorbe en grado considerable la humedad y la distribuye, en muy corto espacio de tiempo, sobre una extensa superficie, de manera que una gota de agua, que se precipita sobre la capa interna, es absorbida de inmediato y deja de ser visible sobre la superficie. Dado, asimismo, que el líquido que se deposita sobre la cara interna del material compuesto se lleva en gran medida a la membrana hidrófila, el líquido puede atravesarla rápidamente y alcanzar la capa externa, a partir de la cual la humedad pasa en gran medida a la atmósfera.

Con un gasto de material muy reducido, pero basándose en el conocimiento de formar una capa interna destinada a la absorción y distribución, de la forma descrita, de la humedad que se deposita en forma de gotas de agua, se consigue un material compuesto flexible con múltiples aplicaciones y ventajas, y que permite una rápida retirada del líquido que llega a la capa interna. Las gotas de agua son retiradas de inmediato, no se producen manchas de agua o, si se producen, resultan invisibles al menos en la práctica, de modo que se proporciona un material compuesto ópticamente atractivo y fácil de trabajar.

Claims (9)

1. Material compuesto flexible para la fabricación de prendas de ropa, tiendas de campaña, sacos de dormir, calzado y capas intermedias de calzado, u objetos similares resistentes al agua, a utilizar en la intemperie, que contiene una capa externa formada por un elemento textil superficial o similar como elemento superior, una membrana hidrófila, al menos monocapa, y una capa interna, al menos monocapa, caracterizado porque la capa interna tiene un tiempo de penetración para gotas de agua inferior a 10 seg y una difusión de las gotas de agua en dirección longitudinal y transversal de al menos 15 mm, respectivamente medidos por el ensayo de disipación de gotas según AATCC 79-1992.

2. Material compuesto flexible según la reivindicación 1, caracterizado porque la capa interna tiene un tiempo de penetración para gotas de agua, medido según el ensayo de disipación de gotas según AATCC 79-1992, inferior a 5 seg.

3. Material compuesto flexible según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque la capa interna al menos monocapa está formada por un elemento textil de superficie con reducida tensión interfacial en relación con el agua, una capa de poliuretano microporosa, una tela no tejida, una capa de espuma o combinaciones de las mismas.

4. Material compuesto flexible según una o varias de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la membrana del material compuesto tiene dos capas y porque la capa interna del material compuesto está formada por una capa inversa de reacción hidrófila.

5. Material compuesto flexible según una o varias de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el revestimiento de capa hidrófilo de la membrana está formado por una capa de poliuretano con reducida tensión interfacial en relación con el agua.

6. Material compuesto flexible según una o varias de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque la membrana hidrófila está fabricada de poliuretano, amida de poliéter o éster-amida de poliéter, o combinaciones de los mismos.

7. Material compuesto flexible según una o varias de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque la membrana hidrófila está fabricada de éster de copoliéter.

8. Material compuesto flexible según una o varias de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque el elemento superficial que forma la capa externa del material compuesto está compuesto de cuero.

9. Material compuesto según una o varias de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque la capa interna, al menos monocapa, está total o parcialmente unida con la membrana, por ejemplo, adherida o cosida, o está enlazada con la citada membrana sólo en los bordes de una prenda de ropa u otro objeto.