Multifunkčná textília s maskovacou potlačou, hydrofóbnou, samočistiacou a antimikrobiálnou nanoúpravou

Číslo patentu: U 6700

Dátum: 04.03.2014

Autori: Šesták Jozef, Balogová Ľudmila, Džupaj Armin, Deanko Peter

Stiahnuť PDF súbor.

Text

Pozerať všetko

Technické riešenie sa týka multifunkčných technických textílií, ktoré sú charakterizované svojím synergickým efektom dosiahnutým spojením ich viacerých významných funkčných a úžitkových vlastností do jedného celku, t. j. ich maskovacej potlače, hydrofóbnej, samočistiacej a antimikrobiálnej nanoúpravy.Základom na dosiahnutie multifunkčného efektu textilných materiálov sú predovšetkým špeciálne typy vlákien, ktoré sú zabudované do konštrukcie textílie tak, aby plne zabezpečovali funkčnosť odevu v určených podmienkach. Medzi takéto špeciálne typy vlákien patria najmä- vlákna so zníženou horľavosťou najčastejšie na báze aramidových vlákien (meta- a para- aramídy), viskózové vlákna so zníženou horľavosťou, resp. ich zmesi, ktoré okrem pennanentnej ochrany proti teplu a ohňu majú zápalnosť textílie nad 20 s,- antimikrobiálne vlákna, ktoré už na úrovni bakteriostatickej účinnosti dokážu zabrániť rastu a rozmnožovaniu rôznych typov mikroorganizmov,- elektrovodivé vlákna na báze kovu, resp. uhlíka, ktore zabezpečujú antistatické vlastnosti,- vlákna s ochrannou funkciou proti ultrafialovému (UV) žiareniu, ktoré aditívami na báze nanočastíc TiOZ a SiOZ zabudovanými v hmote textilného vlákna poskytujú ochranu proti nepriaznivým účinkom slnečného UV žiarenia pri zachovaní vysokého komfortu nosenia odevu.Zvýšenie multífunkčného efektu textílií je možné dosiahnuť aj modifikáciou povrchu textilného materiálu pomocou aplikácie fmálnych úpravárenských prostriedkov. Progresívne multifunkčné úpravy dodávajú textílii dve vlastnosti alebo viac vlastností, napríklad nehorľavé a antistatické vlastnosti, antistatické a hydrofóbne, resp. oleofóbne vlastnosti, odolnosť proti UV žiareniu a hydrofóbne, resp. oleofóbne vlastnosti, odolnosť proti UV žiareniu a antistatické vlastnosti, antimikrobíálne a antistatické vlastnosti. Jednotlivé úpravárenské prostriedky však pôsobia individuálne, pričom sa tu vyskytuje problém kompatibility medzi jednotlivými jednofunkčnými prostriedkami. Niektoré multifunkčné úpravy ako nehorľavá a hydrofóbna úprava sa aplikujú povrstvovaním (najčastejšie na báze teflónu). Upravené textílie bývajú tuhé, odev máva nedostatočnú ventiláciu, čo výrazne ovplyvňuje komfort nosenia. Preferovaným postupom je preto aplikácia úpravárenských prostriedkov ponorom do kúpeľa. Textílie majú lepšiu makkosť, priedušnosť, vyšší transport vlhkosti,a teda aj vyšší komfort nosenia.Známa je i viacúčelová nehorľavá maskovacia textília zo zmesi polyester/bavlna (65 /35 ) s hydrofóbnymi a oleofóbnymi vlastnosťami, ktorá zároveň zabraňuje detekcii vojaka infračerveným detektorom. V tomto prípade sa súčasne dosahuje synergía účinkov pre nehorľavé a hydrofóbne vlastnosti upravenej textílie. Ďalej sú známe aj výsledky výskumu zamerané na aplikáciu nanočastíc TiOZ na bavlnené textílie a textílie zo zmesi bavlna/polyester na dosiahnutie multifunkčných vlastností týchto materiálov (antibakteriálnych a samočistiacich vlastností so súčasnou ochranou proti UV žiareniu). Bolo zistené, že vzorky 100 bavlny a zmesi bavlna/polyester upravené nanočasticami TiOz vykazujú multifunkčnosť, t. j. antimikrobiálnu aktivitu,samočistiace schopnosti a ochranu proti UV žiareniu.Z hľadiska dosiahnutia multifunkčných povrstveni textilných povrchov bola už overená povrchová úprava textílií s cieľom dosiahnuť hydrofóbne Sól-gélové povrstvenia so súčasnými antistatickými vlastnosťami. Receptúry na báze Sól-gélu sa súčasne modiñkovali hydroñlnými aj hydrofóbnymi zložkami. Ako hydrofóbne zložky boli použité, napr. alkoxysilány modifikované alkylovými reťazcami a ako hydrofilné zložky amino-funkcionalizované alkoxysilány. Opravou hydrofóbnych skupín na rozhraní tuhá látka/vzduch je povrch takto pripravených povrstveni hydrofóbny, kým je ich hlbšia oblasť hydrofilnejšia.Textílie s týmito povrstveniami vykazujú dostatočnú odpudivosť vody a súčasne absorbujú dostatok vlhkosti vo väčšej hlbke povrstvenia, čo zaručuje antistatické vlastnosti. Tento princip umožňuje riešenie prípravy multifunkčných povrstveni povrchov, a to nielen pri kombinácii hydrofóbnej úpravy s antistatickými vlastnosťami textilných materiálov.Známe sú aj výsledky z úpravy bavlnenej textílie, ktorá bola upravená dvojzložkovým hydrofóbnym a oleofóbnym antimíkrobiálnym povrstvením s použitím komerčných vodných organicko-anorganických hybridných prekurzorov - tluoroalkyl-funkčného siloxánu (FAS) a 3-(trimetoxysilyl)-propyldimetyloktadecyl amonium chloridu (SiQAC) s rôznymi koncentráciamí. Aplikácia bola vykonaná dvomi spôsobmi, t. j. úpravou zmesou sólu s obidvomi prekurzonni i dvojstupňovou úpravou sólom SiQAC a následne sólom FAS. Hoci obidve úpravy dodali pri dostatočnej koncentrácii sólu bavlnenej textílii superhydrofóbne a oleofóbne vlastnosti, pri oboch dvojzložkových povrstveniach sa aktívna bakteriostatická aktivita SiQAC zvýšila pasívnou antibakteriálnou aktivitou FAS. Dvojzložkové povrstvenia však nezabezpečili významnú protiplesňovú ochranu. Pri opakovanom praní postupne dochádza k rozrušeniu obidvoch povrstveni, pričom povrstvenie aplikované druhým postupom je o niečo trvanlivejšie ako povrstvenie aplikované prvým postupom. Obidvedvojzložkové povrstvenia spôsobili zvýšenie pružnosti a mieme zníženie pevnosti bavlnenej textílie v trhu. Nepriaznivo sa však mížila priedušnosť textílie.Podľa EP 1979527 A 2 Nehorľavé textílie s antimikrobiálnymi vlastnosťami a metódy ich prípravy sú známe nehorľavé textílie s antírnikrobiálnymi vlastnosťami, ktoré zabraňujú rozrnnožovaniu nebezpečných mikroorganizmov a plesňovému zápachu. Možno ich pripraviť viacerými spôsobmi, napríklad inkorporovaním antimikrobiálnych vlákien do nehorľavej priadze alebo úpravou predbežne pripravenej nehorľavej priadze, alebo textílie antimikrobiálnymi prostriedkami v procese farbenia alebo úpravy. Takéto riešenie má však malý synergický účinok, ak sú potrebné viaceré ďalšie úžitkové vlastnosti textílie.Podľa W 0/2002/079563 Multifunkčné textílie je známa multifunkčná textília s antimikrobiálnymi vlastnosťami, na ktorú sa aplikuje chemický prípravok dodávajúci materiálu i inú funkčnú vlastnosť. Ďalšími dodanými vlastnosťami môžu byť hydrofóbne vlastnosti, samočistiace schopnosti, nehorľavé, nekrčivé, antistatické vlastnosti alebo odolnosť proti UV žiareniu. synergický účinok takéhoto riešenia je však nedostatočný, ak sú potrebné viaceré ďalšie úžitkové vlastnosti textílie.Podľa patentu CN 101397708 A Proces prípravy multifunkčnej textílie s maskovacou potlačou, ktorúnemožno detegovať infračerveným žiarením sú známe technológie výroby multifunkčnej textílie potlačenej maskovacím vzorom, ktorú nemožno detegovať infračerveným žiarením. Pri podfarbovaní sa používajú disperzné farbivá, kypové farbivá a regulatory na získanie odolnosti proti inñačervenému žiareniu. Účelom dodatočnej úpravy je zabezpečiť kompatibilitu všetkých funkčných vlastností, ktorými sú hydrofóbnosť, oleofóbnosť, priepustnosť vzduchu, nekrčivosť a antistatické vlastnosti. Napriek uvedenému je synergický účinok takéhoto riešenia nedostatočný, ak sú potrebné viaceré ďalšie úžitkové vlastnosti textílie. Podľa riešenia CN 200510032201 Multifunkčné textílie s nanoúpravou je známa multifunkčná textília s nanoúpravou, nanášanou technológiou povrstvovania. V úpravárenskom roztoku obsahujúcom aktívne nanočastice sú dva alebo viacero prostriedkov, napríklad antibakteriálny prostriedok zabezpečujúcí odraz infračerveného a ultrafialového žiarenia, antistatický prostriedok alebo prostriedok zabezpečujúcí tienenie elektromagnetického žiarenia. V jednom z príkladov realizácie riešenia bol použitý hydrofóbny resp. oleofóbny prostriedok spolu s antibakteriálnym prostriedkom účinným proti vírusu hepatitídy typu C a s prostriedkom odpudzujúcim komáre. Napriek uvedenému je synergický účinok takéhoto riešenia tiež nedostatočný, ak sú potrebné viaceré ďalšie úžitkové vlastnosti textílie.Podľa patentu US 20080005852 A 1 Trvanlivá multifunkčná úprava textílií sú známe úpravy textílií, napríklad textílií zo syntetických vlákien, dodávajúce týmto textíliám antistatické vlastnosti a druhú vlastnosť zvyšujúcu funkčnosť textílie. Tieto úpravy sú navzájom kompatibilné, zvyšujú funkčnosť textílie, sú trvanlivé a odolávajú opakovaným praniam. Ďalšie patentové nároky sa vzťahujú na metódy aplikácie polyelektrolytových komplexov na textílie, ktoré im dodávajú vlastnosť zvyšujúcu ich funkčnosť, ale synergický účinok takéhoto riešenia je taktiež nedostatočný, ak sú potrebné viaceré ďalšie úžitkové vlastnosti textílie. Podľa technického riešenia CN 200610117175 Multifunkčný prostriedok na nanoúpravu textílií a metóda úpravy je známy multifunkčný prostriedok určený na dodatočnú nanoúpravu vlnených textílií, kašmírových textílií, vlnených mykaných priadzí a pod. Základnou zložkou je katiónová emulzia obsahujúca fluoropolymér a zosieťovací prostriedok ízokyanát s blokovanou koncovou skupinou v hmotnostnom pomere 2 - 5,5 l, pričom fluoropolymér má polyakrylátový skelet bez fluóru a bočný perÍluór-alkylový radikál pripojený ku skeletu. Upravené vlnené textílie, kašmírové textílie, vlnené priadze získavajú neplstivú úpravu, výbomé hydrofóbne a oleofóbne vlastnosti, antibakteriálne, antiseptické a protiplesňové vlastnosti. Veľkou nevýhodou riešenia všakje, že pôsobením svetla nedochádza k zmene odtieňa upravených textílií.Podľa patentu US 6165920 Hydrofóbna a nešpinivá textília s antimikrobiálnou úpravou je známy úpravárenský prostriedok a hydrofóbna textília s nešpinivými a antimikrobiálnymi vlastnosťami, ktorá odoláva vysokým teplotám, potrebným pri prenosovej tlači. Úpravárenský prostriedok obsahujúci zmes kopolymérov,antimikrobiálny prostriedok a zmes fluorochemikálií sa nanáša na polyesterovú textíliu tak, že vznikne povrstvená textília. Textília má nešpinivé a antimikrobiálne vlastnosti, je trvanlivá a aj po potlači si uchováva svoj prirodzený ohmat. Napriek uvedenému je celkový synergický účinok takéhoto riešenia nedostatočný, ak sú potrebné viaceré ďalšie úžitkové vlastnosti textílie.Podľa technického riešenia US 20040154106 Plošné textílie so samočistiacimi a hydrofóbnymi povrchmi plošné textílie so samočistiacim a hydrofóbnym povrchom pozostávajú aspoň z jedného syntetického a/alebo prírodného textilného základného materiálu a umelého, aspoň čiastočne hydrofóbneho povrchu s výstupkami a priehlbinami, v dôsledku ktorých sa častice pri úprave pevne zachytia na upravovanom materiáli bez nutnosti použitia lepidiel, živic alebo povrstvení. Keďže sa na úpravu používa aspoň jedno rozpúšťadlo v nerozpustenej fonne, po odstránení tohto rozpúšťadla nepriaznivo zostáva len malá časť uvedených častíc bezpečne viazaná na povrch základného materiálu.Podľa technického riešenia US 20030147932 Samočistiaee povrchy s lotosovým efektom a s antimikrobiálnymi vlastnosťami je predmetom riešenia samočistiaci povrch, resp. povrch s efektom lotosového listu,ktorý má zároveň antimikrobiálne vlastnosti. Súčasne sa opisuje proces prípravy takýchto povrchov, kde sa jeden antimikrobiálny polymér alebo viac antimikrobiálnych polymérov aplikuje metódou povrstvovania naupravovaný povrch. Komerčné výrobky s antimikrobiálnymi vlastnosťami a samočistiacimí povrchmi s efektom lotosového listu sú napríklad textilné plachty, markízy, textilné slnečné clony, kúpeľňové závesy a pod. Synergický účinok takéhoto riešeniaje však nedostatočný, ak sú potrebné viaceré ďalšie úžitkové vlastnosti textílie.Uvedené nedostatky v značnej miere odstraňuje multifunkčná textílía s maskovacou potlačou, hydrofóbnou, samočistiacou a antimikrobiálnou nanoúpravou podľa technického riešenia, ktorého podstatou je, že tkanina s plátnovou alebo keprovou väzbou vlákien má na povrchu aplikovaný hydrofóbny nanosól so samočistiacom efektom tvorený zmesou organosilánov alebo antimikrobiálny nanosól tvorený zmesou organosilánov obsahujúcich biogénne aktívne nanočastice na báze iónov striebra alebo zmesný hydrofóbno/antimikrobiálny nanosól, pričom tkanina má plošnú hmotnosť od 200 do 250 g/mz, pevnosť v ťahu (po osnove viac ako 1000 N, po útku viac ako 700 N) a priepustnosť vzduchu viac ako 130 mm.s. V konštrukcii tkaniny je 25 ~ 35 hmotnostných meta-aramidových vlákien v kombinácii s podielom 25 - 35 hmotnostných viskózového nehorľavého vlákna a tento obsah je do 100 hmotnostných jednotiek doplnený o podiel 15 - 25 hmotnostných bavlnených a podiel 15 - 25 hmotnostných polyesterových vlákien.Altematívne môže byť v konštrukcii tkaniny je 25 - 50 hmotnostných modakrylových vlákien v kombinácii s podielom 50 hmotnostných viskózového nehorľavého vlákna alebo podielom 25 - 50 hmotnostných bavlny a 25 hmotnostných polyesterového vlákna.Je pritom výhodné, ak má tkanina univyfarbený povrch potlačený pigmentovými farbivami vytvárajúcimi maskovací digitalizovaný dezén vzoru les a púšť vo viditeľnom a infračervenom rozsahu spektra od 400 do 1000 nm.Vhodnou kombináciou špeciálnych druhov vlákien, v rámci optimalizovanej konštrukcie tkanín podľa technického riešenia, napr. použitím meta-aramidových vlákien alebo modakrylových vlákien, alebo priadzí z nich vyrobených v zmesi s viskózovými vláknami so zníženou horľavosťou a v ďalšej kombinácii s polyesterovými a bavlnenými vláknami, sa významne znižuje zápalnosť a vlastné horenie textílie. Na pripravenú tkaninu v plámovej a/alebo keprovej väzbe je aplikovaná priama potlač s využitím kombinácie zmesi pigmentových farbív podľa vhodne zvolenej receptúry na udelenie maskovacieho digitálneho vzoru s dezénom les a/alebo púšť podľa predpísaných remisných parametrov na dosiahnutie maskovania v prirodzenom prostredí. Následne sa na predupravenú textíliu, prostredníctvom nanoštrukturalizácie textilného povrchu, aplikuje hydrofóbny (HF) nanosól vytvorený na báze organosilánov alebo antimikrobiálny (AMB) nanosól vytvorený na báze organosilánov s obsahom iónov Agi, alebo kombinovaný hydrofóbno/antimikrobiálny nanosól. Takto konštrukčne pripravená a fmálne upravená textílía získa veľkú multifunkčnosť úžitkových a funkčných vlastností, t. j. zachovanie maskovacích charakteristík, permanentné zníženie horľavosti, zvýšenie pevnosti a priepustnosti vzduchu, vodoodpudivú úpravu so samočistiacimi vlastnosťami a súčasnou permanentnou odolnosťou proti baktériám, čím sa dosahuje viacnásobná funkčnosť textílie a komfort pri jej používaní a údržbe. Z týchto dôvodov je možné takúto textíliu použiť na špeciálne ochranné odevy.V konštrukcii plátnovej alebo keprovej väzby multifunkčnej textílie s maskovacou potlačou, hydrofóbnou, samočistiacou a antimikrobiálnou nanoúpravou podľa technického riešenia je 25 - 35 hmotnostných meta-aramidových vlákien v kombinácii s podielom 25 - 35 hmotnostných viskózového nehorľavého vlákna a tento obsah je do 100 hmotnostných jednotiek doplnený o podiel 15 - 25 hmotnostných dvoch zložiek bavlnené a polyesterové vlákno.Ďalšia alternatíva multifunkčnej textílie sa vyznačuje tým, že V konštrukcii tkaniny s plátnovou alebo keprovou väzbou je 25 - 50 hmotnostných modakrylových vlákien v kombinácii s podielom 50 hmotnostných viskózového nehorľavého vlákna alebo podielom 25 - 50 hmotnostných bavlny a 25 hmotnostných polyesterového vlákna. Súčasne je na povrchu tkaniny aplikovaný hydrofóbny nanosól so samočistiacim efektom tvorený zmesou organosilánov a antimikrobiálny nanosól tvorený zmesou organosilánov obsahujúcich biogénne aktívne nanočastice na báze iónov striebra a/alebo superhydrofóbny nanosól s minimálne bakteriostatíckou odolnosťou textílie, ktorý obsahuje aj biogénne aktívne nanočastice iónov striebra. Povrch tkaninyje univyfarbený a/alebo potlačený pigmentovými farbivami vytvárajúcimi maskovací digitalizovaný dezén vzoru les pre klimatické pásmo stredoeurópskeho teritória s vegetáciou - zeleným porastom, a dezén púšť na maskovanie v púštnych podmienkach klimatíckého pásma kategórie Al, A 2 a B 3 s nasledovnými chromatickými súradnicami jednotlivých farebných odtieňov vo viditeľnej aj infračervenej (IČ) oblasti spektra v rozsahu 400 až 1000 nmTab. l Chromatické súradnice farebných odtieňov dezénu les Chromatické súradniceu arebn odtieň Svetlohnedá 41 i 2Na hydrofóbnu (vodoodpudivú) povrchovú úpravu multifunkčnej textílie sa pritom aplikuje nanosól sosamočistiacim efektom, ktorý je pripravený sól-gél technikou. Hydrofóbny (HF) nanosólje pripravený na báze organosilánov, konkrétne metyltrimetoxysilánu (MTMS), vinyltrietoxysilánu (VTES), tetraetoxysilánu(TEOS) a octyltrietoxysilánu (OCTEO) zmesovaných vhodnými podielmi v rozpúšťadle izopropanol. Na vytvorenie permanentnej hydrofóbnej úpravy je do nanosólového roztoku pridávané sieťovadlo, napríklad na báze melamínovej živice a dvojsýtnych alkoholov. Proces aplikácie HF nanosólu sa vykonáva bežne známym spôsobom ímpregnácie textílie za následného sušenia pri 120 °C podobu 3 až 5 minút a tepelnej ñxácie pri teplote 190 °C počas cca 5 minút. Nanoštrukturalízáciou textilného povrchu sa takto dosahuje úroveň blízka stupňu vysokej hydrofóbnej úpravy (kontaktný statický uhol (KSU) na úrovni l 45 ° až l 50 °) s tzv. samočistiacim efektom textílie (uhol rolovania (UR) na úrovni l 1 ° až 13 °).Na povrchovú antimikrobiálnu (AMB) úpravu multifunkčnej textílie sa môže použiť aj nanosól pripravený sól-gćl technikou. Antirnikrobiálny nanosól je pripravený na báze organosilánov, konkrétne tetraetoxysilá.nu (TEOS) a vyniltrietoxysilnánu (VTES) zmesovaných vhodnými podielmi v rozpúšťadle izopropanol. Aktívnymi nanočasticami, pre zabezpečenie antimikrobiálnej aktivity sú ióny Agi, ktoré sú pridávané do nanosólu prostredníctvom citranu striebomého v mólovom pomere od 2,8 l x 10 mólu do 4,5 x 10 mólu. Proces aplikácie AMB nanosólu sa vykonáva už skôr opísaným bežne mámym spôsobom impregnácie textílie,následného sušenia pri 125 °C až 150 °C, po dobu cca 5 minút a následnej tepelnej fixácie pri teplote 150 °C počas cca 5 minút.Antimikrobiálny nanosól má pritom vysokú antibakteriálnu účinnosť na úrovni redukcie počtu baktérií až 99,9 , čo znamená, že textília dosahuje bakteriocídny účinok pre skúšaný mikroorganizmus gramnegatívnej baktériu typu Klebsíella pneumoníae a gram-pozitívnu baktériu typu Staphyloccocus aureus. Výhodne je možné využiť i tzv. kombinovanú úpravu multifunkčnej textílie, základom ktorej je použitie optimálneho typu hydrofóbneho nanosólu, do ktorého je zabudovaná antimikrobiálna látka obsahujúca aktívne nanočastice striebomých iónov. Aplikáciou kombinovanej HF a AMB úpravy na povrch multifunkčnej textílie, podľa vyššie popísaných podmienok aplikácie, sú dosiahnuté vlastnosti na úrovni vysokej hydrofóbnej úpravy (KSU l 45 ° až l 50 °, UR 10 ° až 13 °) s minimálne bakteriostatickým permanentným účinkom textílie. Plošná hmotnosť pripravených textílii po úprave sa pohybuje v rozsahu 200 až 250 g/mz, pevnosť v smere osnovy od 700 N do 1200 N, v smere útku od 600 N do 1100 N.Takáto multifunkčná textília má permanentnú odolnosť voči horeniu, vysokú pevnosť, vysokú priepustnosť vzduchu, maskovanie vo viditeľnej a infračervenej oblasti spektra v rozsahu 400 až 1000 nm, vysokú hydrofóbnu (vodoodpudivú) úpravu so samočistiacim efektom a permanentnou antimíkrobiálnou úpravou zabezpečujúcou odolnosť voči baktériám.Konkrétne príklady uskutočnenia technického riešenia sú opísanć V nasledovných príkladochPríklad l Tkanzina s permanentnou odolnosťou voči horeniu, pripravená v plátnovej väzbe, s plošnou hmotnosťou 220 g/m Materiálové zloženie 70 hmot. priadza zo zmesi meta-aramid/viskóza so zníženou horľavosťou 30 hmot. priadza zo zmesi bavlna/polyester

MPK / Značky

MPK: D04B 1/14, D03D 15/02, D03D 15/00, D03D 13/00

Značky: hydrofóbnou, nanoúpravou, samočistiacou, antimikrobiálnou, textília, maskovacou, potlačou, multifunkčná

Odkaz

<a href="http://skpatents.com/7-u6700-multifunkcna-textilia-s-maskovacou-potlacou-hydrofobnou-samocistiacou-a-antimikrobialnou-nanoupravou.html" rel="bookmark" title="Databáza patentov Slovenska">Multifunkčná textília s maskovacou potlačou, hydrofóbnou, samočistiacou a antimikrobiálnou nanoúpravou</a>

Podobne patenty