БИОКЕРАМИЧЕСКОЕ ВОРСОВОЕ ТРИКОТАЖНОЕ ПОЛОТНО И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ Российский патент 2023 года по МПК D04B1/02 

Область техники, к которой относится настоящее изобретение

Настоящее изобретение относится к области текстильной промышленности, в частности к области специальных трикотажных полотен.

Более конкретно, настоящее изобретение относится к области трикотажных полотен, которые содержат волокна, включающие биокерамические частицы.

В частности, настоящее изобретение относится к области ворсовых трикотажных полотен, в которых по меньшей мере часть волокон содержит биокерамические частицы.

Текущий статус уровня техники настоящего изобретения

На протяжении некоторого времени были разработаны технологии, направленные на использование биокерамики; последняя представляет собой минеральные смеси, в основном смеси на основе оксидов и силикатов, некоторые полезные свойства которых известны и проистекают из способности биокерамических частиц отражать далекие инфракрасные излучения (FIR), т.е. излучения с длиной волны в диапазоне от 4 микрометров (мкм) до 1 мм (соответствует диапазону частот от около 300 ГГц до около 20 ТГц).

Давно известно, что отражение FIR-излучений очень благотворно влияет на человеческий организм, и, следовательно, возникла проблема, которая заключается в том, как использовать это интересное свойство биокерамики путем интеграции частиц таких материалов в текстильные изделия, предназначенные для размещения близко к человеческому телу, такие как, например, нижнее белье и одежда, а также одеяла или обивка набора мягкой мебели для гостиной.

Возможное решение раскрыто в документе WO2009124367A2, который иллюстрирует ткань, в волокна которого «встроены» биокерамические микрочастицы. Эту ткань получают путем погружения текстильного материала в горячую ванну, содержащую порошкообразную биокерамику, так что такие микрочастицы проникают в текстильные волокна, однако не образуют с ними настоящих физических или химических связей. Главный недостаток такого решения состоит в том, что пропитанная таким образом ткань очень быстро теряет собственное содержание биокерамических частиц как из-за износа, вызванного трением, так и прежде всего из-за последующих стирок.

Чтобы обеспечить длительный отражающий эффект, были изготовлены специальные волокна из полимерного материала, которые содержат внутри себя биокерамические частицы. Такие волокна используются для производства тканей.

Решение такого рода раскрыто в патентной заявке WO2018051285A1, описывающей ткань, в которой уточные нити или, альтернативно, нити основы содержат частицы биокерамического материала.

Однако ткани такого типа не подходят для изготовления предметов одежды, которые следует носить без прямого контакта с кожей, таких как, например, пальто и костюмы, но они эффективны только в том случае, если используются для производства изделий, которые прилегают к телу человека, например, нижнего белья.

Причина этого в том, что полиэфирные волокна, содержащие биокерамику, обычно имеют очень маленький диаметр, порядка 1,5 мкм, то есть намного меньше диаметра обычных текстильных волокон, который составляет порядка 20 мкм, и ткани, полученные путем переплетения такого типа волокон, как следствие имеют низкую плотность, как правило, в диапазоне от 70 г/кв. м до 100 г/кв. м, и, следовательно, такие ткани обязательно должны прилегать к телу человека и контактировать с кожей, чтобы инфракрасное излучение обеспечивало достаточно высокий отражающий эффект.

Подобное решение раскрыто в JP4531281B2, где, однако, описана волокнистая структура, изготовленная из синтетического акрилового материала. Диаметр указанных акриловых волокон обязательно намного больше диаметра биокерамических волокон из-за технологии производства самих акриловых волокон.

С другой стороны, невозможно использовать биокерамические волокна с диаметром, превышающим 1,5 мкм, потому что они могут привести к получению тканей, имеющих чрезмерный вес и одновременно малоэластичных и недостаточно гибких, следовательно, с очень плохой износостойкостью.

Чтобы попытаться увеличить способность такой ткани отражать FIR-излучения, было придумано включение биокерамических частиц как в уточные нити, так и в нити основы, чтобы увеличить общее содержание биокерамики, включенной в ткань.

Однако было продемонстрировано, что такие технические решения неэффективны, поскольку пересечение нитей утка и основы, заполненных биокерамикой, являющееся по существу перпендикулярным, приводит к частичному устранению отражающего эффекта инфракрасного излучения, вызывая эффект, противоположный ожидаемому.

Ворсовое трикотажное полотно и способы его изготовления известны давно. US2737702A описывает такое изделие из искусственного синтетического меха и способ его изготовления, но ничего не говорит об использовании биокерамических частиц.

Другой подход раскрыт в итальянском патенте IT0001419414, в котором описана инновационная ткань, полученная путем «ворсовой» обработки, которая заключается в прикреплении разрыхленных волокон чистой шерсти, переплетенных с полимерными волокнами, наполненными биокерамическими частицами, к сетчатому опорному полотну, изготовленному из полиэфирных волокон.

Этот тип обработки позволяет получать предметы одежды, содержащие количество биокерамических частиц, которое значительно превышает количество у тканей, известных ранее в данной области техники, и, следовательно, отражающая способность FIR-излучения в полученных таким образом текстильных изделиях достаточно высока для обеспечения желаемого положительного эффекта, даже если такая ткань не находится в прямом контакте с телом.

Однако в вышеописанном решении волокна, наполненные биокерамическими частицами, должны быть переплетены с волокнами из чистой шерсти или волокнами из чистой впервые переработанной шерсти перед закреплением на сетчатом опорном полотне. Известно, что шерстяные волокна очень хрупкие, а что изделия из такого материала обладают рядом недостатков, включая усадку при стирке, легкую деформируемость и валяние через некоторое время.

Другой важный недостаток решения, описанного в IT0001419414, заключается в том, что опорное полотно имеет сетчатую структуру, т.е. оно состоит из набора нитей утка и основы, переплетенных перпендикулярно друг другу, однако такие нити утка и основы, переплетенные друг с другом, не подходят для стабильного связывания тонких разрыхленных ворсовых волокон, которые могут легко отсоединиться от опорного полотна как во время стирки, так и после нее из-за трения.

Ворсовое трикотажное полотно, изготовленное из шерсти и полиэфирных волокон, наполненных биокерамическими частицами, раскрыто в ES2576794A1, однако в документе не упоминается размер волокон, наполненных биокерамическими частицами.

Итак, проблему реализации ткани, включающей биокерамические частицы, которая способна максимизировать полезные эффекты отражения FIR-излучения, даже если не находится в прямом контакте с кожей, и является стойкой, легкой, оптимально прочной при носке, легко стирающейся и износостойкой независимо от материала, из которого сделана такая ткань, будь то натурального, искусственного или синтетического происхождения, еще предстоит решить.

Вышеописанные и другие проблемы, известные специалистам в данной области техники, были решены с помощью ворсового трикотажного полотна, как описано и заявлено ниже; также ниже раскрыт и заявлен способ изготовления указанного трикотажного полотна и текстильные изделия, содержащие такое трикотажное полотно.

Прежде всего, стоит отметить, что в настоящем патентном документе под «тканью» или «сетчатой тканью» мы подразумеваем ткань известного типа, полученную ортогональным переплетением двух наборов нитей, называемых утком и основой соответственно.

Кроме того, выражение «трикотажное полотно» будет использоваться ниже для обозначения типа полотна, также известного специалистам в данной области техники, состоящего из наложенных друг на друга линий нитей, каждая из которых проходит по изгибающейся траектории, т.е. содержит последовательность петель с отверстиями, где отверстия одной линии пересекают внутреннюю часть отверстий расположенной ниже линии.

Обычно сегменты сквозных нитей, соединяющие две наложенные друг на друга линии, расположены таким образом, чтобы образовывать сетку из букв «V» одна внутри другой, видимую на лицевой стороне трикотажного полотна.

Как известно специалистам в данной области техники, при изготовлении ворсового трикотажа используется трикотажное опорное полотно, из которого перпендикулярно выступают тонкие разрыхленные волокна («ворс»), образуя искусственный ворс, волокна которого прочно связаны с опорным полотном посредством прохождения через отверстия петель последнего.

Также стоит отметить, что в настоящем патентном документе под «искусственным ворсом» мы подразумеваем продукт, который имитирует внешний вид шерсти животных и может состоять из синтетических, натуральных или искусственных волокон или неоднородной смеси таких волокон.

Цели и краткое раскрытие настоящего изобретения

Целью настоящего изобретения является преодоление недостатков тканей, образованных из известных в настоящее время биокерамических волокон, и текстильных изделий, изготовленных с использованием таких тканей, путем создания ворсового трикотажного полотна, содержащего большое количество волокон из биокерамических частиц и способного максимизировать отдачу и отражение FIR-излучения на тех же длинах волн, что и излучения, испускаемые телами млекопитающих, также благодаря преобладающей ориентации указанных волокон, содержащих биокерамику.

В частности, целью настоящего изобретения является создание полотна описанного выше типа для изготовления одежды, способной обеспечивать положительные эффекты, обеспечиваемые присутствием биокерамики, даже когда такая одежда не находится в прямом контакте с кожей, а надета поверх другой одежды.

Другой целью настоящего изобретения является создание ворсового трикотажного полотна, содержащего биокерамические частицы, которое являются прочными, легким, имеет оптимальную носкость, легко стирается и является износостойким, изготовленное из материала, имеющего естественное, искусственное или синтетическое происхождение.

Преимущественно ворсовое трикотажное полотно согласно настоящему изобретению включает искусственный ворс, образованный из неоднородной смеси волокон из полимерного материала, в который включены биокерамические частицы диаметром около 1,5 мкм, и волокон из других материалов, которые могут быть натуральными или искусственными, большего диаметра, таких как, например, шерсть, хлопок, капок, лен, tencel®, полиэстер и т.д.

Предпочтительно процентное содержание таких полимерных волокон, включающих биокерамические частицы, составляет от 30% до 70% от общего количества волокон, составляющих искусственный ворс. Поскольку такой ворс состоит из очень большого количества очень тонких и легких волокон, количество биокерамики в полотне намного выше, чем обычное количество известных тканых материалов.

В соответствии с техническим процессом, известным специалистам в данной области техники, такие волокна полимерного материала получают путем плавления гранул полимерного материала, например полиэфира, вместе с порошкообразным биокерамическим материалом, чтобы получить посредством процесса экструзии длинные нити диаметром около 1,5 мкм, состоящие из полимерного материала, содержащего биокерамические частицы, которые текстурированы и разрезаны на секции длиной около 5 см.

Такая неоднородная смесь тонких биокерамических волокон и более толстых натуральных или искусственных волокон обрабатывается в ворсовальной машине, в которой она становится тоньше, а волокна частично выпрямляются, чтобы получить круглую прочесанную полосу диаметром от около 2 до 3 см, обычно называемую «гребенными лентами».

Чтобы создать ворсовое трикотажное полотно, используется кругловязальное оборудование, подходящее для производства ворсовых трикотажных полотен и снабженное множеством точек подачи трикотажной нити, в которых нить подается на независимые подвижные иглы машины для создания опорного полотна, и множеством точек подачи гребенных лент, где волокна, будь то биокерамические или нет, подаются на механические элементы, выполненные с возможностью их вставки в петли опорного полотна, чтобы получить искусственный ворс.

В таком кругловязальном оборудовании в основном используется технология, известная специалистам в данной области техники, для получения трикотажного опорного полотна путем переплетения с ним разрыхленных волокон длиной около 5 см, извлеченных из гребенных лент. В частности, специально разработанные механические элементы наматывают указанные волокна на петли опорного полотна и заставляют их выступать с лицевой стороны такого полотна. Затем куски таких волокон, выступающие с лицевой стороны трикотажного полотна, отрезаются до заданной длины, часто равной 1,2 см, чтобы уравнять толщину искусственного ворса.

Затем полученное таким образом трикотажное полотно может быть разрезано, сформировано или дополнительно обработано для получения текстильных изделий различных типов.

Для получения искусственного ворса невозможно использовать только волокна из биокерамического полимерного материала, поскольку из-за их чрезвычайной тонкости они могут забивать кончики чесальной машины, которая подготавливает гребенные ленты, и диски кругловязальной машины для выработки ворсовых изделий.

Предпочтительно процесс производства трикотажа, который характеризует настоящее изобретение, выделяется своей большой эластичностью и высокой плотностью волокон по сравнению с ткаными материалами, известными из существующего уровня техники. Это достижение получено благодаря тому, что в процессе производства трикотажа полотно растягивается во всех направлениях.

Высокая плотность волокон полотна согласно настоящему изобретению максимизирует эффект отражения/отдачи FIR-излучения. Волокна ворса, содержащие биокерамику, в основном ориентированные в направлении, ортогональном плоскости трикотажного полотна, также способствуют увеличению эффекта отражения/отдачи.

Неожиданно оказалось, что полотно согласно настоящему изобретению является очень легким, теплым, эластичным и удобным для ношения, помимо того, что оно является износостойким и долговечным. Фактически, плотность такого полотна может достигать около 700 г/кв. м. в зависимости от качества и количества используемых волокон: обычно опорное волокно имеет плотность около 120-140 г/кв. м, к которой добавляется от 150 до 500 г/кв. м искусственного ворса.

Согласно возможному варианту осуществления настоящего изобретения трикотажное опорное полотно также состоит из волокон из полимерного материала, включающего биокерамические частицы.

Краткое описание фигур

Фиг. 1 представляет собой вид спереди полотна согласно настоящему изобретению, на котором видно трикотажное опорное полотно (1), тогда как искусственный ворс (2) на фигуре не показан, чтобы сделать ее более понятной.

Фиг. 2 представляет собой поперечное сечение полотна на фиг. 1 по линии II-II; на фигуре показаны опорное полотно (1) и искусственный ворс (2), последний состоит из волокон (4) и специальных волокон (3).

Фиг. 3 представляет собой поперечное сечение полотна на фиг. 1 по линии III-III.

Подробное описание одного варианта осуществления настоящего изобретения Объем притязаний настоящего изобретения представляет собой ворсовое трикотажное полотно, состоящее из трикотажного опорного полотна (1) и искусственного ворса (2), содержащего волокна (4) и специальные волокна (3), причем последние включают биокерамические частицы.

Дополнительными объемами притязаний настоящего изобретения являются способ получения указанного ворсового трикотажного полотна и текстильные изделия, содержащие последнее.

Трикотажное опорное полотно (1) состоит либо из натуральных, искусственных или синтетических волокон, либо из их комбинации.

Такой искусственный ворс (2) состоит из специальных полимерных волокон (3), включающих биокерамические частицы, и других волокон (4), не включающих биокерамические частицы, которые являются натуральными, искусственными или синтетическими, или комбинацией волокон различной природы.

В описанном в настоящем документе варианте осуществления настоящего изобретения указанные специальные волокна (3) имеют диаметр меньше, чем указанное волокно (4); предпочтительно диаметр указанных специальных волокон (3) меньше или равен 3,0 мкм, более предпочтительно меньше или равен 1,5 мкм, тогда как диаметр указанных волокон (4) больше или равен 15 мкм.

Чтобы максимизировать полезные эффекты биокерамических частиц, указанный искусственный ворс (2) состоит из специальных волокон (3) в максимальном процентном соотношении 70% от общего количества волокон, составляющих искусственный ворс (2).

В зависимости от материала, используемого для изготовления опорного полотна (1), и количества используемых волокон (4) и специальных волокон (3), плотность ворсового трикотажного полотна согласно настоящему изобретению может достигать 700 г/кв. м. Согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения опорное полотно (1) имеет плотность, равную 140 г/кв. м, а искусственный ворс (2) имеет плотность 500 г/кв. м.

Согласно особому варианту осуществления настоящего изобретения указанное опорное полотно (1) также состоит из нитей, по меньшей мере частично сформированных из волокон из полимерного материала, включающего биокерамические частицы.

Другой объем притязаний настоящего изобретения представляет собой текстильное изделие, полностью или частично реализованное с использованием вышеописанного трикотажного полотна с использованием средств и методов, обычно известных специалистам в данной области техники.

Способ изготовления трикотажного полотна согласно настоящему изобретению предусматривает следующие этапы, на которых:

a. вводят порошок биокерамического материала во множество гранул полимерного материала;

b. плавят такие гранулы полимерного материала, включающего биокерамический порошок, с получением таким образом смеси, состоящей из полимеров и биокерамических частиц;

c. осуществляют горячую экструзию указанной смеси посредством экструдера и формирование тонкой нити, предпочтительно имеющей диаметр, равный 1,5 мкм;

d. текстурируют указанную тонкую нить и разрезают ее на участки длиной несколько сантиметров с получением таким образом множества специальных волокон (3), содержащих биокерамические частицы;

e. смешивают указанные специальные волокна (3) с волокнами (4) естественного, искусственного или синтетического происхождения, не содержащими биокерамических частиц;

f. вводят неоднородную смесь указанных специальных волокон (3) и волокон (4) в ворсовальную машину для получения множества прочесанных полос, каждая из которых имеет диаметр около 2-3 см;

g. изготавливают ворсовое круглое трикотажное полотно с использованием кругловязальной машины для ворсового переплетения, в которую подается множество нитей для производства опорного полотна (1) и множество прочесанных полос для производства указанного искусственного ворса (2);

h. подрезают и выравнивают указанный искусственный ворс (2).

Ворсовое трикотажное полотно, включающее биокерамические частицы, текстильное изделие, по меньшей мере частично изготовленное с использованием указанного полотна, и способ изготовления указанной ткани, которая способна максимизировать отдачу и отражение FIR-излучения на тех же длинах волн, что и излучения, испускаемые телами млекопитающих. 3 н. и 5 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Ворсовое трикотажное полотно, содержащее опорное полотно (1), из которого выступает искусственный ворс (2), содержащий волокна (4) и волокна (3), последние включают биокерамические частицы, при этом указанные волокна (3), включающие биокерамические частицы, имеют диаметр меньше, чем указанное волокно (4), отличающееся тем, что диаметр указанных волокон (3), включающих биокерамические частицы, меньше или равен 3,0 мкм.

2. Полотно по п. 1, отличающееся тем, что диаметр указанных волокон (3), включающих биокерамические частицы, меньше или равен 1,5 мкм.

3. Полотно по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что указанные волокна (4) являются натуральными, искусственными или синтетическими, или являются комбинацией различных из упомянутых типов волокон.

4. Полотно по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что указанные волокна (3), включающие биокерамические частицы, изготовлены из полимерного материала, включающего биокерамические частицы.

5. Полотно по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что количество указанных волокон (3) включающих биокерамические частицы, составляет от 30% до 70% по отношению ко всем волокнам, образующим указанный искусственный ворс (2).

6. Полотно по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что указанное опорное полотно (1) по меньшей мере частично образовано из нитей, содержащих волокна, включающие биокерамические частицы.

7. Текстильное изделие, отличающееся тем, что оно по меньшей мере частично изготовлено с использованием ворсового трикотажного полотна по любому из предыдущих пунктов.

8. Способ изготовления ворсового трикотажного полотна по любому из пп. 1-6, отличающийся тем, что способ предусматривает этапы, на которых:

а. вводят порошок биокерамического материала во множество гранул полимерного материала;

b. плавят такие гранулы полимерного материала, включающего биокерамический порошок, с получением таким образом смеси, состоящей из полимеров и биокерамических частиц;

c. вводят указанную смесь в экструдер и получают тонкую нить;

d. текстурируют указанную тонкую нить и разрезают ее на участки длиной несколько сантиметров с получением таким образом множества волокон (3), включающих биокерамические частицы;

е. смешивают указанные волокна (3), включающие биокерамические частицы, с волокнами (4), которые не содержат биокерамику, причем указанные волокна (3), включающие биокерамические частицы, имеют диаметр меньше, чем указанное волокно (4);

f. вводят указанную неоднородную смесь указанных волокон (3), включающих биокерамические частицы, и волокон (4) в ворсовальную машину и получают множество прочесанных полос;

g. изготавливают ворсовое круглое трикотажное полотно с использованием кругловязальной машины для ворсового переплетения, в которую подается множество нитей для производства опорного полотна (1) и множество прочесанных полос для производства указанного искусственного ворса (2);

h. подрезают и выравнивают указанный искусственный ворс (2).