ES2886060T3 - Almohadilla que comprende una malla extruida y método de fabricación de la misma - Google Patents

Almohadilla que comprende una malla extruida y método de fabricación de la misma Download PDF

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ES2886060T3 ES14722409T ES14722409T ES2886060T3 ES 2886060 T3 ES2886060 T3 ES 2886060T3 ES 14722409 T ES14722409 T ES 14722409T ES 14722409 T ES14722409 T ES 14722409T ES 2886060 T3 ES2886060 T3 ES 2886060T3
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Abstract

Una malla extruida bicomponente que comprende: una primera capa (1) de hebras paralelas que corren en dirección longitudinal; una segunda capa (2) de hebras paralelas en un lado de la primera capa, las hebras de la segunda capa corren en una dirección transversal y comprenden hebras elastoméricas; y una tercera capa (3) de hebras paralelas en el lado opuesto de la segunda capa que la primera capa y que corren en la misma dirección que las de la primera capa, donde la primera, segunda y tercera capas se coextruyen juntas de tal manera que las hebras en la primera capa (1) se posicionan o alinean dentro del espacio entre las hebras en la tercera capa (3), donde la primera (1), segunda (2) y la tercera (3) capas forman una estructura que tiene un espesor inicial, caracterizada porque tras la aplicación de una carga de compresión normal a una superficie de la malla extruida bicomponente, la segunda capa (2) se estira para permitir que las hebras de la primera (1) y tercera (3) capas se muevan cada una hacia la otra para encajar entre sí en el misma plano, y donde al liberarse la carga de compresión, la elasticidad de la segunda capa (2) hace que la primera (1) y la tercera (3) capas retrocedan, devolviendo la estructura al espesor inicial, donde el material para las hebras de la primera (1), la segunda (2) y la tercera (3) capa se seleccionan de modo que las capas se unan entre sí como resultado de la extrusión.

Description

DESCRIPCIÓN
Almohadilla que comprende una malla extruida y método de fabricación de la misma
Campo de la invención
La presente invención se refiere a una estructura comprimible/resiliente para diversos usos como, por ejemplo, en calzado deportivo, calzado normal, botas, alfombras, alfombras, suelos deportivos, etc. La estructura en sí puede ser el producto final o la estructura puede ser un componente de otra estructura. Los usos previstos incluyen, pero no se limitan a: piezas de automóvil y otros compuestos; piso; subsuelos especialmente en gimnasios u otros campos deportivos; almohadillas de prensa; telas balísticas como chalecos antibalas o protectores de ventanas para huracanes; acolchado para equipos deportivos como protectores de pecho para receptores de béisbol; rodilleras/coderas para corredores, velocistas, patinadores, jugadores de voleibol; espinilleras/rodilleras de cricket; almohadillas de cadera de fútbol; acolchado de paredes en estadios, gimnasios, arenas; plantillas para zapatos (aparatos ortopédicos); tacones/tacos/suelas para calzado deportivo, p. ej. zapatillas para correr; capa de acolchado para ropa de cama, asientos de vehículos, almohadas; y otros usos finales donde se requiere compresibilidad y resiliencia/elasticidad del espesor total.
Descripción de la técnica anterior
En la técnica relacionada, la patente de EE.UU. No. 6,391,420 describe una rejilla/red elastomérica bicomponente extruida que tiene elasticidad unidireccional. La estructura descrita en la patente '420 es un artículo no tejido que emplea un material inelástico como polipropileno en una dirección y un material elástico como un copolímero de bloques de estireno en la otra dirección.
La Solicitud de Patente de EE.UU. No. 2007/0202314, la Solicitud de PCT No. WO 2007/067949 y la Solicitud de Patente de EE.UU. No. 2007/0194490 son ejemplos en los que se usan estructuras "sin cruces" como sustrato. La sustitución de la estructura de acuerdo con la presente invención por al menos algunas de estas capas permite una compresión del espesor total y un retorno elástico, y da como resultado una estructura general mejorada.
La estructura de la invención también se puede utilizar como plantillas para zapatos o plantillas ortopédicas, que normalmente son de resina sólida moldeada. La incorporación de una capa de la estructura según la presente invención mejora el efecto amortiguador de la misma. Para suelas/tacones/tacos para calzado deportivo, que normalmente son materiales viscoelastoméricos sólidos, algunos intentos de mejorar la "amortiguación" han sido moldear, por ejemplo, "canales de aire o bolsillos". Sin embargo, la rigidez del material moldeado es tal que los efectos de amortiguación son limitados. La incorporación de la estructura según la presente invención como una capa en la estructura moldeada, libre de "resina" para permitir el movimiento, mejora sustancialmente el efecto amortiguador de los zapatos para correr/atléticos. Y si la "resina" es una espuma de poliuretano o espuma de silicona, entonces puede impregnar o incluso encapsular la estructura de malla.
Por lo tanto, sería un avance en el estado de la técnica de "fabricación de almohadillas" proporcionar una almohadilla que proporcione un comportamiento elástico excelente bajo carga con una alta recuperación del espesor total.
El documento US 2003/124310 describe materiales laminados elásticos. Los materiales laminados elásticos son laminados de bandas fibrosas no tejidas extensibles y materiales elásticos termoplásticos. El laminado puede ser un material compuesto de dos capas que tiene una única banda fibrosa no tejida adherida a un lado del material elástico termoplástico, o puede ser un compuesto de tres capas que tiene una banda fibrosa no tejida adherida a cada lado del material elástico termoplástico. Las telas fibrosas no tejidas extensibles pueden ser redes de fibras discontinuas. El material elástico termoplástico puede ser películas elásticas de una o varias capas, o capas fibrosas elásticas. Cuando se utilizan películas elásticas de una o varias capas, las películas pueden ser películas respirables. El material elástico, o algunas de las fibras discontinuas, o ambos, pueden seleccionarse de modo que las redes de fibras discontinuas sean térmicamente compatibles con el material elástico termoplásti
describen procesos para formar el material laminado elástico.
El documento US 2009/047855 describe un laminado no tejido elástico. La capa elástica se lamina a lo largo de al menos una cara a una red no tejida extensible mediante elementos espaciadores de hebras que se extienden en una primera dirección de la red no tejida proporcionando un efecto de refuerzo en la primera dirección. La capa elástica se une a la red no tejida extensible sin ninguna unión significativa de la red no tejida extensible a la capa elástica entre los elementos espaciadores donde el laminado no tejido elástico es fácilmente extensible en una segunda dirección sin activación.
El documento US 2010/262107 describe un laminado estirable, se describe un proceso de fabricación de un laminado estirable y un artículo absorbente desechable que incluye un laminado estirable. El laminado estirable incluye una red no tejida y una red de material elastomérico. La red no tejida incluye dos capas de fibras hiladas y una capa de fibras fundidas por soplado. Algunas de las fibras fundidas por soplado están presentes en los intersticios formados por las fibras hiladas de una de las capas.
El documento WO 2012/100166 describe estructuras para su uso en almohadillas resilientes comprimibles y métodos para fabricarlas. Una estructura incluye una o más capas de una película o lámina extruida no tejida, donde la película o lámina extruida no tejida es elástica, resiliente y comprimible en una dirección de espesor, y extensible, flexible y resiliente en su dirección longitudinal y transversal, y dos o más más capas de una pluralidad de hilos en dirección longitudinal sustancialmente paralelos. La estructura tiene un alto grado de compresibilidad bajo una carga normal aplicada y una excelente recuperación (resiliencia/elasticidad o retroceso) al retirar esa carga. El documento WO2009086533A2 describe una malla y un método de acuerdo con los preámbulos de las reivindicaciones 1 y 14. SUMARIO DE LA INVENCIÓN
La invención está definida por el objeto de las reivindicaciones independientes.
La presente divulgación se refiere a una "almohadilla amortiguadora" que utiliza una estructura única que proporciona un excelente comportamiento elástico bajo una carga aplicada normal a la superficie de la estructura con una alta compresibilidad y recuperación (resiliencia/elasticidad) de espesor total. La presente estructura utiliza un componente elástico en al menos una dirección, lo que permite que toda la estructura se "colapse" sobre sí misma bajo una carga normal aplicada (es decir, presión) basada principalmente en la elasticidad de este componente y la geometría de la estructura para adaptarse bajo presión y para "retroceder" cuando se quita la carga (presión), lo que permite este comportamiento único.
Un objeto de la invención es proporcionar una estructura que tenga características de recuperación mejoradas con respecto a las espumas viscoelásticas, geles, sistemas de resortes, etc.
Otro objeto de la invención es formar una superficie lisa y uniforme sobre la almohadilla para mejorar el apoyo, por ejemplo, del zapato y del pie.
Otro objeto más de la invención es formar una estructura "plana" de hebras con un soporte mejorado de la alfombra/suelo deportivo/material del suelo.
Otro objeto más de la invención es proporcionar una excelente retención de las características de recuperación/amortiguación utilizando la recuperación "completa" del componente elástico dentro de la estructura, en contraposición a la compresión recta de los materiales. Esto se logra gracias a que la estructura proporciona soporte entre las secciones del componente elástico, lo que evita "sobrecargar" el material, manteniéndolo "vivo" y resultando en una vida útil más larga.
Otro objeto más de la invención es proporcionar una excelente recuperación de la compresión frente a la relación de peso, lo que permite una capacidad de amortiguación significativa con estructuras de peso ligero.
Otro objeto más de la invención es proporcionar una excelente "transpirabilidad" de la estructura de absorción de impactos, permitiendo que la sudoración y otra humedad se evapore y/o se elimine durante la fase de compresión.
Para una mejor comprensión de la invención, sus ventajas operativas y los objetos específicos alcanzados por sus usos, se hace referencia a la materia descriptiva adjunta en la que se ilustran realizaciones preferidas, pero no limitantes, de la invención.
Una realización de la invención es una almohadilla ultrarresiliente para usar en calzado deportivo, zapatillas para correr, zapatos normales, botas, etc. Otra realización es una 'almohadilla de alfombra' ultrarresiliente para usar en alfombras de piso, piso deportivo, revestimientos de piso, etc.
Por consiguiente, se describe una almohadilla resiliente comprimible, donde la almohadilla incluye una malla o rejilla elastomérica bicomponente extruida. La malla o rejilla bicomponente se puede producir mediante una boquilla de extrusión alimentada por dos flujos de polímero separados. La malla o rejilla extruida bicomponente es una estructura que comprende al menos dos capas de un material de hebra relativamente inelástico en una dirección y al menos una capa de un material de hebra elástica que se coextruye en la dirección transversal. Puede usarse cualquier combinación de materiales para formar las capas de hebras, siempre que los dos tipos de materiales sean compatibles desde el punto de vista del procesamiento y reológico. Por ejemplo, las hebras de los dos flujos de material deben tener una buena fuerza de unión. La red o malla extruida puede comprender preferiblemente un material relativamente inelástico, tal como una poliamida en la dirección longitudinal, y un material elástico, tal como poliuretano, en la dirección transversal.
Las hebras o miembros/componentes en cualquier capa pueden tener, por ejemplo, una forma de sección transversal redonda o no redonda que incluye forma cuadrada, rectangular, elíptica u ovalada, triangular, en forma de estrella, ranurada o cualquier forma poligonal.
La estructura final puede incluir una o más capas tejidas con la malla extrudida bicomponente de la invención unida a la misma. También se pueden unir a esta estructura una o más capas de guata, material no tejido, por ejemplo hilado o fundido por soplado, arreglos de hilos en dirección longitudinal o transversal, o telas de eslabones en espiral mediante métodos conocidos por los expertos en la técnica.
La red o malla se puede producir preferiblemente con un material inelástico como una poliamida en una dirección y un material elástico como poliuretano en la otra dirección.
Otra realización de la presente divulgación es una malla extruida bicomponente resiliente comprimible que comprende una o más capas de una película o lámina elástica extruida, donde la película o lámina extruida es elástica, resiliente y comprimible en una dirección de espesor y extensible, flexible, y resiliente en las direcciones longitudinal y transversal, y dos o más capas de un miembro/componente relativamente inelástico coextruido en cualquier lado (superficie) de la película o lámina extruida.
Otra realización más de la presente divulgación es un método para formar una malla extruida bicomponente resiliente comprimible. El método incluye extruir una o más capas de una película o lámina elástica, donde la película o lámina extruida es elástica, resiliente y comprimible en una dirección de espesor y resiliente, extensible y flexible en las direcciones longitudinal y transversal, y coextruir dos o más capas de miembros/componentes relativamente inelásticos encima y debajo de las superficies de la película o lámina. En la descripción y las realizaciones de la presente, la malla o rejilla extruida bicomponente puede ser un producto final o la estructura puede ser un componente de otra estructura. La estructura de malla se puede incluir en un grupo de productos que incluye calzado; zapatos; zapatos atléticos; botas; piso; alfombras almohadillas para alfombras; suelos deportivos; partes de automóvil; compuestos; subsuelos; subsuelos de gimnasios; subsuelos para estadios deportivos; almohadillas de prensa; tela balística; armadura; protección de ventanas contra huracanes; relleno; acolchado para equipos deportivos; protectores de pecho para receptores de béisbol; rodilleras/coderas; almohadillas para la cadera; acolchado de pared; plantillas de calzado y plantillas ortopédicas; tacones/tacos/suelas para calzado deportivo; una capa de acolchado para ropa de cama y asientos de vehículos.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
Los dibujos adjuntos, que se incluyen para proporcionar una mayor comprensión de la invención, se incorporan y constituyen una parte de esta descripción. Los dibujos presentados aquí junto con la descripción sirven para explicar los principios de la invención. En los dibujos:
Las figuras 1(A) y 1(B) son aplicaciones de una almohadilla ultrarresiliente, según una realización de la presente invención;
La figura 2 es una vista de perfil esquemática de una malla extruida bicomponente, según una realización de la presente invención;
La figura 3 es una vista esquemática en sección transversal de una malla extruida bicomponente, según una realización de la presente invención;
La figura 4 es una vista esquemática en sección transversal de una malla extruida bicomponente, según una realización de la presente invención;
La figura 5 es una vista esquemática en sección transversal de una malla extruida bicomponente, según una realización de la presente invención;
La figura 6 es una vista esquemática en sección transversal de una malla extruida bicomponente, según una realización de la presente invención;
La figura 7 es una vista esquemática en sección transversal de una malla extruida bicomponente, según una realización de la presente invención;
La figura 8 es una vista de perfil de una malla extruida bicomponente comprimible, que no forma parte de la presente invención; y
La figura 9 es una vista de perfil de una malla extruida bicomponente comprimible, que no forma parte de la presente invención.
DESCRIPCIÓN DETALLADA
Para los propósitos de la presente invención, el término "dirección transversal" es sinónimo y algunas veces se denomina simplemente "TD", al igual que el término "dirección longitudinal", a veces simplemente denominado "LD". Sin embargo, el término "transversal" también se usa a veces para referirse a hebras/miembros/componentes que se extienden en una dirección opuesta a la de las hebras/miembros/componentes anteriormente mencionados. El significado quedará claro a partir del contexto en cualquier caso particular.
La invención, según una realización, es una almohadilla "que absorbe impactos" que utiliza una estructura única que proporciona un excelente comportamiento elástico bajo una carga de presión normal con una alta recuperación de espesor (resiliencia).
Una realización de la invención se muestra en la figura 2, que es una malla extruida bicomponente 10 para su uso en zapatos tales como zapatos deportivos, zapatos para correr, zapatos normales, botas, etc. Una malla extruida bicomponente 10 para una almohadilla de zapato se muestra en la Fig. 2 como teniendo una primera capa o capa inferior (1) compuesta por filamentos funcionales 14 extruidos en un arreglo paralelo orientado en la dirección longitudinal. Una segunda capa o capa intermedia (2) de hebras 12 se coextruye ortogonalmente oa 90 grados con respecto a la primera capa (1). Las hebras 12 tienen las características elastoméricas mencionadas anteriormente. Una tercera capa o capa superior (3) compuesta de hebras funcionales 14 también se coextruye en forma de un arreglo/matriz paralela ortogonal a la capa (2). Las hebras 14 en la capa (3) se posicionan o alinean dentro del espacio entre las hebras 14 en la capa (1). Las hebras 14 en las capas (1) y (3) están compuestas por un material relativamente inelástico. Las hebras en todas las capas son miembros alargados poliméricos coextruidos que se cruzan e intersectan durante la extrusión para formar la estructura similar a una red que se muestra en la figura 2. El término "bicomponente" se refiere al uso de dos materiales diferentes, uno es un material relativamente inelástico en una dirección y el otro es un material elástico en la otra dirección. En una realización preferida, el material inelástico es poliamida y el material elástico es poliuretano. Los miembros de las tres capas pueden tener la misma forma y tamaño, o pueden tener diferentes formas y tamaños.
Pasando ahora a la figura 3, en ella se muestra la malla extruida bicomponente 10 en un estado no comprimido o relajado o recuperado. Tras la aplicación de una carga de compresión normal a la superficie de la malla extruida bicomponente 10, las hebras 12 se estirarán permitiendo que las hebras 14 de la capa (1) y (3) se muevan uno hacia el otro y se "aniden/encajen" entre sí en el mismo plano, como se muestra en la figura 4. Tras la liberación de la carga, debido al comportamiento elástico de las hebras 12, harán que las hebras 14 de la capa (1) y (3) se separen entre sí o "retrocedan/salten hacia atrás", devolviendo la almohadilla al espesor y apertura deseados como se muestra inicialmente en la figura 3. Por lo tanto, una estructura de este tipo es comprimible y resiliente hasta al menos un espesor total de la hebra elástica.
En otra realización, las hebras 14 tienen la misma posición y orientación/espaciado relativo que las anteriores, pero las hebras 12 se extruyen y orientan en un ángulo de menos de 90 grados con las hebras 14, preferiblemente en un ángulo de 45 grados,
Según una realización ejemplar, puede haber más de dos capas de hebras LD funcionales y más de una capa de hebras TD. Con tres capas de hebras Ld y dos capas de hebras TD en el medio, dos de las tres capas de hebras LD, por ejemplo, deben estar espaciadas entre sí para permitir el encaje/anidamiento. Por ejemplo, las capas LD superior e intermedia se pueden orientar de manera que las hebras en la capa intermedia encajen en el espacio entre dos hebras adyacentes del la LD superior, y las hebras de la capa LD inferior se apilen en orientación vertical con cualquiera de las capas LD superior o intermedia. Además, las dos capas de hebras TD pueden ser elastoméricas, o sólo una capa puede ser y la otra capa puede ser una capa de hebra funcional para proporcionar un mayor grado de volumen vacío, por ejemplo, bajo carga de compresión.
Además, el grado de compresión/resiliencia está controlado por la elasticidad de las hebras requeridas, el tamaño y el número de hebras, el número de capas de las hebras y, por supuesto, la totalidad de la estructura en sí. La estructura de la invención también puede ser parte de un laminado con otros arreglos de hebras (MD y/o CD) o telas tejidas unidas a las mismas.
La invención, según una realización, es un método para formar una malla extruida bicomponente o una estructura de rejilla 10, como se muestra en las Figs. 2~6. La Estructura 10 es una rejilla bicomponente de tres capas completamente extruida 10 que tiene excelentes propiedades de compresión y recuperación. Como se muestra en la figura 2, el material inelástico duro o rígido 14 ocupa la capa superior (3) y la capa inferior (1) de forma escalonada, y el material elastomérico 12 ocupa la capa intermedia (2). Las capas superior e intermedia (3, 2) se unen entre sí al igual que las capas intermedia e inferior (2, 1) debido al proceso de extrusión. La estructura de malla puede extruirse en forma de cilindro o tubo, que luego se corta a lo largo y se aplana para formar una hoja continua. Las hebras relativamente inelásticas (LD) pueden opcionalmente orientarse (similar al procesamiento del hilo monofilamento para mejorar las propiedades de tensión, por ejemplo) en un segundo paso de procesamiento exponiendo la estructura de la malla al esfuerzo LD.
Preferiblemente, las hebras elastoméricas 12 y duras (incomprimibles e inelásticas) 14 son ortogonales entre sí, pero esto no es necesario. Cabe señalar que cuando esta estructura se descomprime en la dirección del espesor total, esa estructura aparece como se muestra en la figura 3, donde las hebras 12 en la capa intermedia (2) aparecen en su estado recto o sin comprimir, y las hebras 14 se encuentran a ambos lados de la capa intermedia (2). Sin embargo, cuando esta estructura se comprime debido a una carga normal aplicada a la superficie de la estructura en la dirección del espesor total, esa estructura aparece como se muestra en la figura 4, donde las hebras 12 en la capa intermedia (2) se ajustan a la circunferencia de las hebras 14 en capas (1) y (3) de modo que las hebras 14 de la capa (1) encajen entre los hilos 14 inmediatamente adyacentes de la capa (3). Una ventaja de formar un producto de rejilla bicomponente extruido de tres capas es el bajo costo de producir este material en comparación con las estructuras textiles tejidas convencionales o los arreglos de hilos unidos independientemente.
Obsérvese que el diámetro de la hebra dura (o relativamente inelástica) 14, o los tamaños si no son redondos, pueden ser iguales al diámetro o tamaños de la hebra elastomérica 12. Sin embargo, el diámetro o tamaño de la hebra dura puede, en algunos casos, ser mayor que el diámetro o tamaño de la hebra elastomérica, o viceversa. Los diámetros de las hebras redondas pueden oscilar entre 0,1 mm y 150 mm; sin embargo, el intervalo preferido es de 0,2 mm a 70 mm.
Tenga en cuenta que los sistemas de hebras (1) y (3) pueden ser iguales entre sí o pueden ser diferentes en términos de material, forma, forma, etc. Solo se requiere que las hebras de la capa (3) estén espaciadas para encajar entre hebras adyacentes de la capa (1) o viceversa. Las formas de las hebras pueden incluir formas cuadradas, rectangulares, elípticas u ovaladas, triangulares, en forma de estrella, ranuradas o poligonales, y la dimensión del eje más largo puede ser de hasta al menos 250 mm.
También tenga en cuenta que no tiene que haber una relación uno a uno entre el número de hebras de las capas (1) y (3), pero el número de hebras en la capa (3) puede ser solo una fracción del número de hebras en la capa (1) o viceversa. Por ejemplo, la capa (3) puede contener solo la mitad de las hebras de la capa (1) de modo que haya espacios entre las hebras de la capa (3) en uso, creando un volumen vacío adicional. El espaciado de las hebras (de centro a centro) puede ser igual para las hebras LD (duras) y TD (elastoméricas). Sin embargo, el espaciado de las hebras se puede variar en función de la permeabilidad al aire o al agua deseada, el área abierta y el volumen vacío de la estructura del extremo. La densidad máxima de la hebra puede basarse en que el espaciamiento de la hebra sea igual a dos veces el diámetro de la hebra, y la densidad mínima de la hebra puede basarse en que la separación de la hebra sea igual a tres o más veces el diámetro de la hebra. En las figuras 5-6 se muestra, por ejemplo, una malla extruida bicomponente con una separación igual a tres veces el diámetro de la hebra.
Se pueden utilizar varios materiales como material de hebra elastomérico 12 que ocupa la capa intermedia (2) de la malla extruida bicomponente de tres capas.
Los ejemplos incluyen copolímero de bloques de estireno, copoliésteres elastoméricos, copoliamidas elastoméricas, poliolefinas elastoméricas y poliuretanos termoplásticos. De manera similar, se pueden usar varios materiales como material de hebras duras o inelásticas 14. Los ejemplos incluyen polipropileno, polietileno, polibuteno, poliésteres, poliamidas, poliuretanos duros y copolímeros de tales resinas. Independientemente de los materiales que se seleccionen para las hebras elastoméricas y duras, estos materiales deben unirse como resultado del proceso de extrusión. Un experto en materiales poliméricos sabe que los polímeros se pueden formular con aditivos para promover la unión entre dos polímeros diferentes. Claramente, se requiere formar uniones durante la extrusión de la rejilla, por lo que la selección de materiales apropiados es primordial.
Se requiere una alta fuerza de unión para los nodos (donde las hebras LD y TD se cruzan y contactan entre sí) de las hebras. Es especialmente importante si la rejilla o malla extruida se orienta (como en el procesamiento de extrusión de monofilamentos) en un segundo paso de procesamiento. En este paso del proceso, las fuerzas elevadas se transfieren y distribuyen a través de los nodos/uniones de rejilla hacia y desde las hebras de la rejilla en todas las direcciones. Sin un buen enlace de hebra a hebra en la unión/nudo, el producto se romperá y fallará.
Son muchas las ventajas de la malla elastomérica bicomponente de la presente invención sobre la rejilla totalmente elastomérica. Por ejemplo, el producto puede diseñarse con un conjunto de propiedades en una dirección y otro conjunto de propiedades en la dirección opuesta. Específicamente, el alto límite elástico y la estabilidad dimensional pueden diseñarse utilizando un polímero relativamente inelástico como el polipropileno en una dirección, mientras que las propiedades elastoméricas (compresión y recuperación) de la malla/rejilla se aseguran mediante el uso de un buen material elastomérico en la direccion opuesta.
Según una realización, la estructura de la invención puede ser una almohadilla "amortiguadora" que utiliza una estructura única que proporciona un comportamiento elástico excelente bajo una carga de presión normal con un calibre o espesor elevado en la recuperación en dirección de paso (normal al plano de la estructura). Esta estructura 100, mostrada en la figura 8, utiliza un medio elástico 116 que se coextruye junto con las hebras relativamente inelásticas 122, 114. Esta configuración permite que toda la estructura se "colapse" sobre sí misma (se comprima), en función de la elasticidad de este medio 116 y que la estructura se adapte a la presión (una carga aplicada normal a la superficie de la estructura), y luego se recupere hasta sustancialmente la misma forma y espesor originales después de la eliminación de la presión, presentando así un comportamiento repetible único. El término "bicomponente" en este caso se refiere al uso de dos materiales diferentes, uno es un material relativamente inelástico en una dirección y el otro es un material elástico (es decir, el medio elástico 116) en la otra dirección. La estructura 100 incluye una o más capas de una película o lámina elástica extruida, donde la película o lámina extruida es elástica, resiliente y comprimible en una dirección de espesor y extensible, flexible y resiliente en las direcciones longitudinal y transversal, y una o más capas de una pluralidad de hebras longitudinales funcionales sustancialmente paralelas coextruidas en las superficies superior e inferior de la película o lámina extruida.
En la figura 8 se muestra un esquema de una malla extruida bicomponente resiliente comprimible formada según esta realización ejemplar. Como se muestra, la malla extruida bicomponente 100 tiene una primera capa o capa superior (1) 112 compuesta de hebras funcionales duras y relativamente inelásticas 114 en un arreglo paralelo orientado en la dirección longitudinal, una segunda capa o capa intermedia (2) 116 de una película extruida o lámina 116 que tiene las características elásticas mencionadas anteriormente, y una tercera capa o capa inferior (3) 120 compuesta de hebras funcionales duras relativamente inelásticas 120 se coextruye en forma de un arreglo paralelo en el otro lado (superficie) de la capa 116. Las tres capas pueden coextruirse juntas como una sola estructura o, alternativamente, las capas superior, media e inferior pueden extruirse secuencialmente y unirse entre sí. Las hebras 122 en la capa 120 se posicionan o alinean dentro de los espacios entre los filamentos adyacentes 114 en la capa superior (1) 112 como se describió anteriormente. La película o lámina 116 puede tener un espesor de 0,10 a al menos 50 mm, aunque se prefieren películas o láminas que tengan un espesor de 0,5 mm a 25 mm.
Para esta realización se requiere una película o lámina elástica extruida que se define como elástica, resiliente y comprimible en su dirección de espesor y extensible, flexible y resiliente en su longitud y direcciones transversales. La película o lámina elástica extruida puede perforarse opcionalmente, como se muestra en la figura 9, por ejemplo, para tener una pluralidad de agujeros pasantes o huecos 115 distribuidos en un patrón simétrico predeterminado o en un patrón asimétrico aleatorio. La película o lámina elástica extruida puede estar compuesta de cualquier material elástico, como poliuretano termoplástico (TPU). Los ejemplos de buenos materiales elásticos incluyen, pero no se limitan a, polímeros tales como poliuretano, caucho, silicona o los vendidos bajo las marcas comerciales Lycra® de Invista o Estane® de Lubrizol. La película o lámina 116 puede tener un espesor de 0,10 a al menos 50 mm, aunque se prefieren películas o láminas que tengan un espesor de 0,5 mm a 25 mm. Los orificios pasantes formados en la película o lámina pueden tener una forma circular o no circular de tamaño adecuado. Las formas no circulares pueden incluir, pero no se limitan a, formas cuadradas, rectangulares, triangulares, elípticas, trapezoidales, hexagonales y otras formas poligonales. Pueden formarse agujeros en la película o lámina cuando se extruye, o pueden perforarse mecánicamente o formarse térmicamente después de la coextrusión de la estructura. Las aberturas de los orificios en cada superficie de la película pueden tener áreas de sección transversal iguales o diferentes.
Según una realización de la presente invención, la estructura 20 puede incluir una o más capas de una tela tejida 22 unida a una superficie superior y/o inferior de la superficie inferior de la malla extruida bicomponente 10. En la figura 7 se muestra un ejemplo, donde la capa 22 se puede tejer a partir de hilos longitudinales 18 e hilos transversales 16. Los hilos 16, 18 pueden ser hilos textiles convencionales tales como hilos monofilamento, multifilamento o hilados de fibras textiles naturales o sintéticas. Representativos de tales hilos son los monofilamentos hechos de poliamidas y poliésteres. La tela 22 puede tejerse usando cualquier tejido convencional, simple o complejo, de una o varias capas, como se conoce convencionalmente.
Según una realización, la malla extruida se puede integrar estructuralmente con una o más capas de un material no tejido 24 de fibras textiles unidas a la superficie superior y/o inferior de la capa tejida 22 y/o la misma estructura coextruida, por ejemplo, punzonado (punzonado con aguja), o el uso de adhesivos o fusión térmica. El material no tejido 24 unido a la malla extruida bicomponente puede estar hecho de cualquier fibra textil convencional. Son representativas de tales fibras textiles fibras discontinuas de poliésteres, poliamidas y similares.
Según otra realización, una o más capas de fibras textiles no tejidas, tales como guata o redes no tejidas hiladas, pueden adherirse a la superficie exterior de la propia malla extruida bicomponente 10, por ejemplo. La adherencia de una(s) capa(s) adicional(es) a la malla extruida bicomponente 10 también puede ser por punción, adhesión o fusión térmica. Por simplicidad, la realización descrita tiene solo dos capas fibrosas no tejidas. Sin embargo, los expertos en la técnica apreciarán que se puede construir cualquier número de capas fibrosas no tejidas, como la capa 24, para obtener una estructura deseada de un espesor, densidad y volumen de huecos particulares.
La malla extruida bicomponente puede procesarse, si es necesario, para producir una superficie lisa y puede recubrirse con espumas o impregnarse con resinas o espumas que también son de naturaleza comprimible y resiliente. Se pueden laminar otras formas que incluyen una o más capas de una membrana, o arreglos de hilos a la malla extruida bicomponente. La estructura que incluye la malla extruida bicomponente resiliente y comprimible debe construirse para tener un grado suficiente de compresibilidad y tener suficiente elasticidad y resistencia para permitir que la estructura rebote, o "retroceda/salte hacia atrás'', según se requiera al exponerse a, y retirarse, una carga aplicada normal a las superficies de las estructuras para el uso final. Por ejemplo, para uso como un componente de la almohadilla de soporte en la suela de un zapato, pisar haría que la almohadilla se comprimiera a una velocidad deseada y en un grado deseado, dando algo de apoyo y amortiguación al pie, y levantar el pie causaría que la almohadilla "rebote" a su espesor original. La compresión y el rebote de la estructura tiene al menos los siguientes beneficios:
1. ) Características de recuperación mejoradas sobre espumas viscoelásticas, geles, sistemas de resortes, etc.
2. ) Características de la superficie lisa y uniforme para permitir, por ejemplo, un mejor soporte del zapato y del pie; 3. ) Excelente retención de las características de recuperación/amortiguación debido a la recuperación 'completa' de la estructura de la malla;
4. ) Excelente recuperación de la compresión frente a la relación de peso, lo que permite una capacidad de amortiguación significativa con una estructura liviana;
5. ) Excelente "transpirabilidad" de la estructura amortiguadora, lo que permite que la sudoración y otra humedad se evapore y/o se elimine en cada compresión.
Para cualquiera de las realizaciones de la malla o rejilla bicomponente, aunque se enseñan dos capas de hebras inelásticas, solo una capa de hebras de tensión inelásticas (LD) puede ser necesaria para que la estructura funcione en uso, y la otra capa sobre la otra superficie también puede ser elástica.
Además, para cualquiera de las realizaciones enseñadas de la rejilla de malla bicomponente (pueden ser elastómeros diferentes o el mismo), las tres capas pueden ser elásticas siempre que la malla esté laminada a una estructura portadora de carga LD (tensión), tal como como una tela tejida hecha de poliéster o poliamida inelástica. Según una realización, la malla bicomponente o rejilla en cualquiera de las realizaciones anteriores se puede girar 90° de modo que las hebras LD funcionales relativamente inelásticas estén ahora en la TD y las hebras t D elásticas o el material elástico estén en la LD siempre que la la malla o la rejilla se lamina a una estructura portadora de carga LD (tensión), como una tela tejida hecha de poliéster o poliamida inelástica.

Claims (24)

REIVINDICACIONES
1. Una malla extruida bicomponente que comprende:
una primera capa (1) de hebras paralelas que corren en dirección longitudinal;
una segunda capa (2) de hebras paralelas en un lado de la primera capa, las hebras de la segunda capa corren en una dirección transversal y comprenden hebras elastoméricas; y
una tercera capa (3) de hebras paralelas en el lado opuesto de la segunda capa que la primera capa y que corren en la misma dirección que las de la primera capa,
donde la primera, segunda y tercera capas se coextruyen juntas de tal manera que las hebras en la primera capa (1) se posicionan o alinean dentro del espacio entre las hebras en la tercera capa (3), donde la primera (1), segunda (2) y la tercera (3) capas forman una estructura que tiene un espesor inicial,
caracterizada porque
tras la aplicación de una carga de compresión normal a una superficie de la malla extruida bicomponente, la segunda capa (2) se estira para permitir que las hebras de la primera (1) y tercera (3) capas se muevan cada una hacia la otra para encajar entre sí en el misma plano, y donde al liberarse la carga de compresión, la elasticidad de la segunda capa (2) hace que la primera (1) y la tercera (3) capas retrocedan, devolviendo la estructura al espesor inicial, donde el material para las hebras de la primera (1), la segunda (2) y la tercera (3) capa se seleccionan de modo que las capas se unan entre sí como resultado de la extrusión.
2. La malla extruida de la reivindicación 1, donde las hebras en la primera, segunda y tercera capas son miembros alargados poliméricos extruidos que se cruzan e intersectan durante la extrusión para formar una estructura similar a una red.
3. La malla extruida de la reivindicación 1, donde el número de hebras en la tercera capa es menor que el número de hebras en la primera capa o viceversa.
4. La malla extruida de la reivindicación 1, donde las hebras de la segunda capa (2) son ortogonales a las de la primera (1) y tercera (3) capas.
5. La malla extruida de la reivindicación 1, que además comprende:
una cuarta capa de hebras paralelas en la misma dirección que la segunda capa (2) y que comprende hebras elastoméricas; y
una quinta capa de hebras paralelas en la misma dirección que la primera capa,
donde las hebras de la quinta capa están alineadas en el mismo plano vertical en una dirección de espesor total que la de la primera o tercera capa, y opcionalmente donde las hebras de la primera, tercera y quinta capas se seleccionan del grupo que consiste en: polipropileno, polietileno, polibuteno, poliésteres, poliamidas, poliuretanos duros y copolímeros de los mismos.
6. La malla extruida como se reivindica en la reivindicación 1, en donde
las hebras tienen una sección transversal seleccionada del grupo que consiste en: forma redonda o no redonda, incluyendo cuadrada, rectangular, elíptica u ovalada, triangular, en forma de estrella, ranurada y poligonal.
7. La malla extruida como se reivindica en la reivindicación 6, donde los diámetros de las hebras redondas se encuentran en el intervalo de 0,1 mm a 150 mm.
8. La malla extruida de la reivindicación 1, donde la malla extruida se usa en calzado deportivo, calzado normal, botas, alfombra de piso, almohadilla de alfombra o piso deportivo, piezas de automóvil, materiales compuestos, pisos; subsuelos, almohadillas de prensa, tela balística, acolchado para equipos deportivos, rodilleras/coderas para corredores, velocistas, patinadores, jugadores de voleibol, espinilleras/rodilleras de cricket, protectores de cadera de fútbol, acolchado de paredes en estadios, gimnasios, arenas, plantillas para zapatos, tacones/tacos/suelas para calzado deportivo; capa de acolchado para ropa de cama, asientos de vehículos o almohadas.
9. La malla extruida de la reivindicación 1, donde la primera y/o la tercera capas comprenden un material relativamente inelástico.
10. La malla extruida de la reivindicación 1, donde la primera y/o la tercera capa comprenden un material elástico.
11. Una almohadilla que comprende la malla extruida de la reivindicación 1, y: una o más capas de una tela tejida, membrana, arreglos de hilos LD o TD unidas a una superficie superior y/o inferior de la malla extruida.
12. La almohadilla de la reivindicación 11, que comprende además:
una o más capas de un material no tejido hilado o de guata unido a una capa superior y/o inferior de la tela tejida, membrana, arreglo de hilos LD o TD y/o la malla extruida.
13. Una almohadilla que comprende la malla extruida de la reivindicación 1, y una o más capas de un no tejido hilado o guata unido a la malla extruida.
14. Un método para formar una malla extruida bicomponente resiliente comprimible, comprendiendo el método las etapas de:
extruir una primera capa (1) de hebras paralelas en una dirección longitudinal;
coextruir una segunda capa (2) de hebras paralelas en un lado de la primera capa (1), las hebras de la segunda capa (2) corren en una dirección transversal y comprenden hebras elastoméricas; y
coextruir una tercera capa (3) de hebras paralelas en el lado opuesto de la segunda capa (2) como la primera capa (1) y que corren en la misma dirección que las de la primera capa,
donde la primera (1), segunda (2) y tercera capa
(3) se coextruyen juntas de modo que los hebras de la primera capa (1) se colocan o alinean dentro del espacio entre las hebras de la tercera capa (3),
donde la primera (1), segunda (2) y tercera (3) capas forman una estructura que tiene un espesor inicial, caracterizado porque
tras la aplicación de una carga de compresión normal a una superficie de la malla extruida bicomponente, la segunda capa (2) se estira para permitir que las hebras de la primera (1) y tercera (3) capas se muevan cada una hacia la otra para encajar entre sí en el misma plano, y donde al liberarse la carga de compresión, la elasticidad de la segunda capa (2) hace que la primera (1) y la tercera (3) capas retrocedan, devolviendo la estructura al espesor inicial, donde el material para las hebras de la primera (1), la segunda (2) y la tercera (3) capa se seleccionan de modo que las capas se unan entre sí como resultado de la extrusión.
15. El método de la reivindicación 14, donde las hebras en la primera, segunda y tercera capas son elementos alargados poliméricos extruidos que se cruzan y intersectan durante la extrusión para formar una estructura similar a una red.
16. El método de la reivindicación 14, donde el número de hebras en la tercera capa es menor que el número de hebras en la primera capa (1) o viceversa.
17. El método de la reivindicación 14, donde las hebras de la segunda capa (2) son ortogonales a las de la primera (1) y la tercera capa (3).
18. El método de la reivindicación 14, que comprende además los pasos de: extruir una cuarta capa de hebras paralelas en la misma dirección que la segunda capa (2) y que comprende hebras elastoméricas; y extruir una quinta capa de hebras paralelas en la misma dirección que la primera capa (1), donde las hebras de la quinta capa están alineadas en el mismo plano vertical en una dirección de espesor total, como la primera (1) o la tercera (3) capas y, opcionalmente, donde la primera y/o la tercera capa comprenden un material relativamente inelástico.
19. El método de la reivindicación 14, donde las hebras tienen una sección transversal seleccionada del grupo que consiste en: forma redonda o no redonda, incluyendo cuadrada, rectangular, elíptica u ovalada, triangular, en forma de estrella, ranurada y poligonal.
20. El método de la reivindicación 14, que comprende además los pasos de:
unir una o más capas de una tela tejida, una membrana, un arreglo de hilos LD o TD a una superficie superior y/o inferior de la malla extruida y, opcionalmente, unir una o más capas de un no tejido hilado o guata a una capa superior y/o inferior de la tela tejida, membrana, arreglo de hilos LD o TD y/o la malla extruida
21. El método de la reivindicación 14, que comprende además el paso de: unir una o más capas de un no tejido hilado o guata a la malla extruida.
22. El método de la reivindicación 14, donde la primera y/o la tercera capa comprenden un material relativamente inelástico.
23. El método de la reivindicación 14, donde la primera y/o la tercera capa comprenden un material elástico.
24. El método según la reivindicación 19, donde los diámetros de las hebras redondas están en el intervalo de 0,1 mm a 150 mm.
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