Многослойный гибкий композитный текстильный материал для изготовления гигиенических стелек
MULTILAYER FLEXIBLE COMPOSITE TEXTILE MATERIAL FOR THE MANUFACTURE OF HYGIENIC INSOLES

Область техники
Изобретение относится к области производства многослойных текстильных материалов, в частности, многослойных гибких композитных текстильных материалов с порошкообразным наполнителем и антибактериальной противогрибковой пропиткой, и может найти применение в обувной промышленности для изготовления гигиенических вкладных стелек в обувь.
Уровень техники
Комфортные условия в обуви определяются ее способностью поддерживать во внутриобувном пространстве необходимые влажность и температуру, которые, в свою очередь, зависят от выбранных для изготовления обуви материалов и ее конструкции. Влага, выделившаяся с поверхности ступни, удаляется из внутриобувного пространства в результате влагообменных процессов, обусловленных сорбционной способностью и паропроницаемостью материалов и так называемым вентиляционным эффектом, когда влага удаляется из пространства между стопой и обувью. В закрытой обуви в результате вентиляционного эффекта удаляется незначительное количество влаги.
В то же время для верха закрытой обуви широко используются искусственные кожи, резина, ПВХ с низкими значениями паропроницаемости и гигроскопичности. Во внутриобувном пространстве такой обуви скапливается большое количество влаги, что через некоторое время приводит к значительному дискомфорту, способствует появлению кожных заболеваний (потница, грибковые заболевания, дерматиты и т.д.). В зимнее время высокая влажность внутриобувного пространства приводит к значительному снижению теплозащитных свойств материалов верха и охлаждению стопы.
При использовании для верха закрытой обуви малопроницаемых материалов отвод влаги от стопы происходит главным образом в результате поглощения ее внутренними деталями - подкладкой и вкладной стелькой. При этом большая часть влаги сосредотачивается во вкладной стельке, поэтому материал этой детали обуви должен быть максимально влагоемким.
Стелечные материалы должны быть гибкими, пористыми, воздухо- паро- и водопроницаемыми, иметь малую теплопроводность для предупреждения перегревания стопы в жару и сохранения тепла в зимний период, не изменять размеры при изменении содержания влаги, не коробиться при увлажнении и высыхании, обладать упругостью. Вкладная стелька улучшает теплозащитные свойства низа обуви, повышает амортизационную способность, удлиняя срок носки и облегчая ходьбу.
При длительном ношении закрытой обуви, в результате повышения температуры внутри обуви и потоотделения возрастает риск развития болезнетворных бактерий и грибков на стопах ног.
Пот - это лучшая среда для развития бактерий, грибка и неприятного запаха. Неприятный запах из обуви - один из признаков патологической повышенной потливости ног или гипергидроза. Лечение болезни продолжительное, поэтому для устранения симптомов необходимо соблюдать профилактические меры.
Стельки против потливости ног являются одним из самых эффективных методов борьбы с неприятным запахом, возникающим во время ношения обуви.
Основными функциями вкладной стельки помимо хороших теплоизоляции, эргономичности, упругости, гибкости, амортизации и формоустойчивости (способности не сбиваться в гармошку при носке) являются функции поглощения потовыделений стопы, антибактериальные, дезинфицирующие, обеззараживающие и противогрибковые. Поэтому для производства стелек широко используются материалы, обладающие хорошими воздухопроницаемостью, паропроницаемостью, гигроскопичностью, влагоемкостью, антибактериальными и теплоизолирующими свойствами.
В зависимости от времени эксплуатации выделяют два вида стелек:
1. Одноразовые. Они состоят из бактерицидного слоя и абсорбирующей поверхности. Такой вид может использоваться не более 20 часов, а затем их необходимо заменить. Рекомендуются при сильном потоотделении или для ношения при сильных физических нагрузках.
2. Многоразовые. Имеют повышенную износостойкость и продолжительный срок эксплуатации. Положительный эффект сохраняется только при соблюдении правил использования, регулярной чистке и сушке. Обладают менее сильным действием, в отличие от одноразовых, поэтому больше подходят для профилактики.
При изготовлении вкладных стелек используют:
- в качестве несущего слоя кожу, замшу, ткани и войлоки различного состава, латекс, силикон, гель;
- в качестве влагопоглощающих материалов активированный уголь, пробку, гранулированный оксид алюминия поры которого заполнены хлоридом кальция, натуральные волокна (шерсть, хлопок, лен, конопля, джут), натуральный и искусственный мех, мох сфагнум;
- в качестве антисептических материалов антибактериальная пропитка Sanitized с ионами серебра, другие композиции с включением наночастиц серебра, эфирные масла шалфея, ромашки, туи, эвкалипта, апельсиновой цедры, гвоздики либо их смеси, фунгицид, измельченные полынь и можжевельник;
- в качестве ранозаживляющих материалов вытяжки крапивы, коры дуба;
- в качестве связующих материалов различные полимерные композиции.
Из патента Российской Федерации на полезную модель №24075 (дата публикации 27.07.2002) известны зимние сменные стельки для обуви из пористого материала, выполненные двухслойными, а между слоями расположена гибкая с двусторонним отражением теплового излучения пленка или фольга с коэффициентом отражения не менее 0,8.
Из патента Российской Федерации на полезную модель №174557 (дата публикации 19.10.2017) известна вкладная стелька для обуви, которая состоит из плоской основы, имеет контур подошвы обуви и выполнена из химически сшитого в расплаве пенополиэтилена. Для стельки использован химически сшитый пенополиэтилен, полученный путем смешения в расплаве полиэтилена высокого давления, азодикарбонамида, перекиси дикумила, при следующем соотношении компонентов, масс.ч.: полиэтилен высокого давления 100, азодикарбонамид 13-15, перекись дикумила 0,4-0,65, и обработанный в поле постоянного коронного разряда на расстоянии 20-50 мм от электрода при напряжении, подаваемом на коронирующий электрод 5-35 кВ, в течение 30-120 с. Преимущественное выполнение, когда вкладная стелька для обуви является термоформованной. Стелька обладает улучшенными антибактериальными свойствами.
Из патента Российской Федерации на изобретение №2260362 (дата публикации 20.09.2005) известна вкладная стелька для обуви, содержащая три скрепленных между собой слоя, верхний и нижний из которых выполнены из гидрофильного материала, а средний - из влагопоглощающего материала, при этом влагопоглощающий материал выполнен в виде прессованного материала из мха-сфагнума с добавлением распущенной макулатуры. Данное техническое решение позволяет создать удобную, без деформирования, с санитарно-гигиеническими условиями для ног в течение длительного периода времени эксплуатации стельку для обуви.
Из патента Российской Федерации на полезную модель №86850 (дата публикации 20.09.2009) (наиболее близкий аналог) известна стелька для обуви, содержащая многослойный каркас по форме стопы, при этом каркас сконструирован хотя бы из двух слоев материала, скрепленных друг с другом, один из которых выполнен изогнутым, причем его поперечное сечение представляет собой периодическую кривую, образуя в продольном направлении ребра жесткости и вентиляционные каналы, вершины которых прикреплены к хотя бы одному из слоев материала, выполненному плоским. Хотя бы один слой материала выполнен влагонепроницаемым или с влагонепроницаемым покрытием. Материал слоев является бумагой, картоном, хлопчатобумажным, льняным, тканым, нетканым или полимерным материалом. Стелька может быть обработана ароматическими, антисептическими и/или противогрибковыми составами.
В конструкциях большинства известных вкладных стелек очевидны следующие противоречия: либо используемые материалы обладают высокими прочностными характеристиками, но относительно невысоким влагопоглощением, либо материалы, изначально обладающие высокой влагопоглощающей способностью, находятся в связанном с полимерами состоянии, что приводит к уменьшению их гигроскопических свойств, либо конструкция стельки, содержащая материал с высокими влагопоглощающими свойствами, довольно трудоемка в производстве, либо требуют ежедневного ухода.
Раскрытие изобретения
Задачей изобретения является преодоление недостатков существующего уровня техники, создание многослойного гибкого композитного текстильного материала для вкладной стельки для обуви с улучшенными свойствами и расширение имеющегося ассортимента стелек.
В частности, в основу изобретения поставлена комплексная задача и вытекающий из нее технический результат создания конструкции многослойной вкладной стельки для обуви, обеспечивающей простоту и приемлемую затратность производства из отечественных материалов на имеющимся в РФ оборудовании с высоким влагопоглощением, низкой теплопроводностью, обладающей антисептическими и антибактериальными свойствами и обеспечивающей сохранность ее первоначальных упругих и геометрических свойств в течение срока эксплуатации с одновременным сохранением лечебно-профилактических качеств. Также техническим результатом является расширение ассортимента материалов для изготовления гигиенических стелек.
Поставленная задача и технический результат достигаются как применяемыми материалами, так и используемой технологией.
Используемые материалы:
- в качестве несущих слоев ткани и иглопробивные нетканые материалы различного волокнистого состава (шерсть, лен, пенька, джут, хлопок, полипропилен, полиэфир);
- в качестве влагопоглощающих материалов мох сфагнум, шерсть, хлопок, лен, пенька, джут);
- в качестве антисептических, антибактериальных и противогрибковых материалов ранозаживляющий препарат ЭПЛАН и мох сфагнум;
- в качестве антисептических и ароматизирующих материалов эфирные масла шалфея, ромашки, туи, эвкалипта, апельсиновой цедры, гвоздики либо их смеси, измельченные полынь, можжевельник, сухая сосновая хвоя и береста;
- в качестве ранозаживляющего материала препарат ЭПЛАН.
В качестве предпочтительного влагопоглощающего материала используется мох сфагнум. Если целлюлозные материалы и шерсть способны впитать от 40 до 60 процентов влаги от собственного веса, то 1 грамм измельченного сфагнум мха впитывает до 25 граммов влаги, т.е. 2500 процентов. Кроме того, мох сфагнум в отличие от других материалов в мокром состоянии сохраняет хорошую воздухопроницаемость. Помимо этого, присутствие сфагнола и гуминовых кислот обеспечивает антибактериальные, дезинфицирующие и противогрибковые свойства мха.
В качестве основного антибактериального и противогрибкового компонента используется ранозаживляющий препарат ЭПЛАН.
Он обладает одновременно выраженным антимикробным (бактерицидным, бактериостатическим), ранозаживляющим,
регенерирующим, местным обезболивающим и защитным действием.
3
3
6
14
4
2
Активным компонентом препарата является гликолан - комплексное соединение лантана азотнокислого и триэтиленгликоля - La(NO) ⋅ СНО ⋅ mHO и обладает антимикробным действием.
В состав фармацевтической композиции входят также вещества природного или синтетического происхождения, выполняющие роль потенцирующих веществ и повышающие эффективность фармацевтической композиции. В качестве таких потенцирующих веществ в композиции используются глицерин, гидроокись натрия, этилкарбитол и вода.
Заявленный материал состоит, как минимум, из трех слоев, скрепленных иглопробивным способом.
2
2
Первый (нижний, каркасный, обращенный к подошве обуви) слой, представляет собой ткань поверхностной плотностью 120-200 г/м сдублированную иглопробивным способом с иглопробивным нетканым полотном поверхностной плотностью 150-250 г/м. Дублирование с нетканым полотном позволяет уменьшить пористость слоя для предотвращения миграции сыпучих порошковых материалов через каркасный слой.
2
2
Второй (средний) слой представляет собой иглопробивной нетканый материал поверхностной плотностью 150-250 г/м с внесенными в структуру холста на стадии формирования сыпучими порошковыми материалами в количестве 100-500 г/м.
2
2
Третий (верхний, укрывной, обращенный к стопе) слой, представляет собой ткань поверхностной плотностью 120-200 г/м сдублированную иглопробивным способом с иглопробивным нетканым полотном поверхностной плотностью 150-250 г/м. Дублирование с нетканым полотном позволяет с одной стороны уменьшить пористость слоя для предотвращения миграции сыпучих порошковых материалов через укрывной слой, а с другой стороны регулировать пористость для обеспечения проникновения жидкости внутрь материала.
В частном случае заявленный материал характеризуется следующими признаками:
с целью предотвращения выпадения сыпучих порошковых материалов с краев полуфабриката в процессе технологического процесса формируется краевая кромка, не содержащая порошкового материала за счет уменьшения на 10 см (по 5 см с каждой стороны) ширины второго (среднего) слоя по сравнению с ширинами первого и третьего слоев.
- с целью предотвращения выпадения сыпучих порошковых материалов с краев полуфабриката в процессе технологического процесса формируется краевая кромка за счет введения порошкового материала в средний слой на ширину на 5 см меньшую с каждой стороны ширины нетканого полотна среднего слоя.
- с целью придания материалу декоративных свойств при изготовлении третьего (верхнего, укрывного) слоя используются цветные материалы.
- третий (верхний, укрывной) слой содержит поры, достаточно малые, чтобы удерживать порошкообразные минеральные вещества внутри материала, но достаточные для прохождения жидкости.
- первый (нижний, каркасный) слой дополнительно содержит со стороны контактирующей с подошвой обуви полимерную металлизированную пленку толщиной 25-40 мкм.
- ткань первого (нижнего, каркасного) и третьего (верхнего, укрывного) слоев выполнены из льняной пряжи.
- ткань первого (нижнего, каркасного) и третьего (верхнего, укрывного) слоев выполнены из пеньковой пряжи.
- ткань первого (нижнего, каркасного) и третьего (верхнего, укрывного) слоев выполнены из джутовой пряжи.
- ткань первого (нижнего, каркасного) и третьего (верхнего, укрывного) слоев выполнены из хлопчатобумажной пряжи.
- ткань первого (нижнего, каркасного) и третьего (верхнего, укрывного) слоев выполнены из шерстяной пряжи.
- ткань первого (нижнего, каркасного) и третьего (верхнего, укрывного) слоев выполнены из льняной или пеньковой, или джутовой, или хлопчатобумажной, или шерстяной пряжи с добавлением до 70% полиэфирных волокон.
- ткань первого (нижнего, каркасного) и третьего (верхнего, укрывного) слоев выполнены из пряжи или нитей из полиэфира.
- ткань первого (нижнего, каркасного) и третьего (верхнего, укрывного) слоев выполнены из пряжи или нитей из полипропилена.
- иглопробивные нетканые полотна, сдублированные с первым (нижним, каркасным), третьим (верхним, укрывным) слоями и нетканое полотно среднего слоя выполнены из льна с добавлением до 20% полиэфирных или полипропиленовых волокон.
- иглопробивные нетканые полотна, сдублированные с первым (нижним, каркасным), третьим (верхним, укрывным) слоями и нетканое полотно среднего слоя выполнены из пеньки с добавлением до 20% полиэфирных или полипропиленовых волокон.
- иглопробивные нетканые полотна, сдублированные с первым (нижним, каркасным), третьим (верхним, укрывным) слоями и нетканое полотно среднего слоя выполнены из джута с добавлением до 20% полиэфирных или полипропиленовых волокон.
- иглопробивные нетканые полотна, сдублированные с первым (нижним, каркасным), третьим (верхним, укрывным) слоями и нетканое полотно среднего слоя выполнены из шерсти с добавлением до 20% полиэфирных или полипропиленовых волокон.
- иглопробивные нетканые полотна, сдублированные с первым (нижним, каркасным), третьим (верхним, укрывным) слоями и нетканое полотно среднего слоя выполнены из полиэфирных волокон.
- иглопробивные нетканые полотна, сдублированные с первым (нижним, каркасным), третьим (верхним, укрывным) слоями и нетканое полотно среднего слоя выполнены из полипропиленовых волокон.
- сыпучим порошковым материалом является измельченный в порошок сфагнум мох.
- сыпучий порошковый материал включает сфагнум мох в смеси с порошком полыни и/или порошком можжевельника и/или порошком бересты и/или порошком сухой сосновой хвои в различных процентных соотношениях.
- сыпучие порошковые материалы вносятся слоями без перемешивания.
- в качестве среднего слоя используется несколько слоев нетканого полотна, каждый из которых наполнен соответствующим сыпучим порошковым материалом.
- для антисептической, антибактериальной и противогрибковой пропитки используется двухпроцентный водный раствор ранозаживляющего препарата ЭПЛАН в количестве до 10% от веса материала.
- обработка препаратом ЭПЛАН осуществляется способом распыления на стадии подготовки волокнистой смеси к чесанию на щипально-замасливающей машине и/или напылением на ватку-прочес перед иглопробивом и/или напылением на готовый материал.
С целью предотвращения выпадения сыпучих порошковых материалов с краев полуфабриката в процессе технологического процесса формируется краевая кромка, не содержащая сыпучего материала. Это может осуществляться двумя способами: первый - ширина среднего слоя на 10 см уже (по 5 см с каждой стороны) по сравнению с ширинами первого и третьего слоев; второй - введение порошкового материала в средний слой осуществляется на ширину на 5 см меньшую с каждой стороны ширины нетканого полотна среднего слоя. Таким образом, по краям материала образуется кромка шириной в 5 см из скрепленных иглопробивным способом слоев не содержащая сыпучих материалов представляющая собой своеобразный «замок». При изготовлении материала в форме собственно стельки применяются те же самые принципы с тем отличием, что ширина кромки несколько меньше ввиду меньшего размера самого изделия по сравнению с размерами полуфабриката.
Ткани первого (нижнего, каркасного) и третьего (верхнего, укрывного) слоев могут быть выполнены из льняной, пеньковой, джутовой, хлопчатобумажной, шерстяной пряжи или из синтетических пряжи или нитей (полиэфира, полипропилена). Иглопробивные нетканые полотна, сдублированные с тканями первого и третьего слоев, и нетканое полотно среднего слоя могут быть выполнены из волокон льна, пеньки, джута, шерсти в чистом виде или в смеси, или с добавлением синтетических волокон в количестве до 20% от веса смеси или из 100% синтетических волокон (полиэфир, полипропилен).
2
2
2
Сыпучий порошковый материал (мох сфагнум, полынь, можжевельник, березовая кора) вводятся с помощью бункера-дозатора на стадии формирования среднего слоя иглопробивного нетканого материала. Количество используемого порошкового материала 100-500 г/м обусловлено получением оптимальных водополгощающих и других свойств стельки без нарушения ее целостности (высыпания материала) в процессе эксплуатации и отсутствием трудностей в процессе изготовления материала. Если сыпучего материала меньше 100 г/м, то эффект от введения материала не особо заметен. Если более 500 г/м, то сыпучий материал будет высыпаться из стельки в процессе изготовления и эксплуатации.
Значения поверхностной плотности слоев стельки обусловлено удобством ее эксплуатации и сохранением физико-механических характеристик. Поверхностная плотность по сути является косвенной характеристикой толщины слоев. Слишком большая поверхностная плотность слоев делает материал слишком толстым, что делает его неудобным для изготовления стельки, ухудшает его свойства воздухо- и влагопроницаемости, затрудняет процесс иглопробива. Наоборот, слишком тонкая стелька с низкой поверхностной плотностью слоев не позволяет в должной мере осуществить гидроизоляцию впитанной влаги, такая стелька является неудобной и некомфортной в носке, а также такая стелька имеет пониженную прочность и износостойкость.
Сыпучие порошки могут подаваться в виде смеси или вноситься слоями без перемешивания.
В качестве среднего слоя могут использоваться несколько слоев нетканых полотен, каждый из которых наполнен соответствующим порошковым материалом.
Для придания материалу декоративных свойств при изготовлении третьего (верхнего, укрывного) слоя могут использоваться цветные материалы. Цветные материалы могут быть выполнены из тех же самых нетканых полотен с добавлением красителей.
К первому (нижнему, каркасному) слою со стороны контактирующей с подошвой обуви может присоединяться способом приклеивания или иглопробива полимерная металлизированная пленка толщиной 25-40 мкм, например, алюминиевая.
Нанесение ранозаживляющего препарата ЭПЛАН производится на стадии подготовки волокнистой смеси к чесанию перед формированием нетканых полотен на щипально-замасливающей машине способом распыления и/или напылением на ватку-прочес и/или напылением на готовый материал.
Для обработки используется 2 процентный водный раствор ранозаживляющего препарата ЭПЛАН в количестве 10% от веса материала.
Процесс иглопробивания холста основан на использовании давления зазубрин (насечек) игл, которые, проходя через холст, протягивают (перепутывают) волокна в поперечном направлении. Таким образом, рабочим органом иглопробивной машины являются пробивные иглы. Качество и вид вырабатываемой продукции во многом зависит от качества применяемых игл. Конструкция и размеры игл определяют параметры технологического процесса: глубину прокалывания, плотность прокалывания и т.п. Специалист в данной области без труда подберет необходимые режимы иглопробивной машины для создания изделия с необходимыми параметрами.
Применение иголпробива обеспечивает надежное скрепление слоев между собой без ухудшения воздухопроницаемых и влагопроницаемых свойств, которых невозможно добиться путем склеивания слоев материала.
Следует отметить, что изготовление стелек не является единственной областью использования предложенного материала. Данный материал может быть использован и в других применениях, например, для внутренней обшивки для мягкой мебели и предметов интерьера, в строительных материалах и т.п.
Осуществление изобретения
Были проведены экспериментальные исследования.
Пример 1
По описанной выше технологии был получен трехслойный материал. Все слои были соединены иглопробивом. Размер образца материала составил 50×50 см. Материал в процессе формирования был пропитан 2%-ным раствором препарата ЭПЛАН напылением на готовый материал и высушен.
2
Ткань первого слоя выполнена из хлопчатобумажной пряжи (поверхностная плотность 140 г/м).
2
Нетканое полотно первого слоя выполнено из льна (поверхностная плотность 180 г/м).
Слои соединены иглопробивом.
2
2
Нетканое иглопробивное полотно второго слоя выполнено из шерсти с добавлением 15% полиэфирных волокон (поверхностная плотность 200 г/м). В качестве сыпучего материала был использован измельченный до мелкодисперсного состояния мох-сфагнум, внесенный в структуру полотна в количестве 250 г/м.
2
Ткань третьего слоя выполнена из льняной пряжи (поверхностная плотность 150 г/м).
2
Нетканое полотно третьего слоя выполнено из полиэфирных волокон (поверхностная плотность 150 г/м). Слои соединены иглопробивом.
При этом размер второго слоя с внесенным в его структуру порошковым материалом на 5 см меньше с каждой стороны, чем размер первого и третьего слоев. Материал дополнительно соединен иглопробивом по краям, где отсутствует второй слой нетканого полотна.
Применение предлагаемой многослойной лечебно-профилактической стельки для обуви позволяет обеспечить следующий технический результат:
- конструкция материала и применяемая технология позволяют обеспечить равномерное распределение влагопоглощающего порошкового материала как по площади, так и по объему;
- конструкция материала предотвращает перемещение по площади и объему и высыпание порошковых материалов в процессе эксплуатации изделия;
- в течение срока эксплуатации вкладной стельки сохраняются ее первоначальные эластичные, упругие и геометрические свойства;
- обеспечивается надежное влагопоглощение потовыделений стопы средним слоем материала стельки за счет применения порошкового сфагнум мха;
- обеспечиваются в течение длительного времени эксплуатации стельки антисептические, антибактериальные, обеззараживающие, дезинфицирующие, противогрибковые и ранозаживляющие свойства за счет применения ранозаживляющего препарата ЭПЛАН и сфагнум мха;
- простота производства;
- приемлемая затратность производства за счет использования отечественных материалов.