Влагопоглощающие материалы: Влагопоглощающие таблетки — обзор производителей и какие лучше выбрать – Поглотитель влаги для дома своими руками, как работает осушитель воздуха

Содержание

влагопоглощающий материал, способ его получения и его применение — патент РФ 2348452

Влагопоглощающий материал содержит смесь свободных волокон и, по меньшей мере, одного галогенида щелочного или щелочноземельного металла и, возможно, по меньшей мере, одного соединения кальция, по существу, отличающегося от галогенида щелочноземельного металла. Способ получения материала предусматривает, что свободные волокна смешивают с, по меньшей мере, одним галогенидом щелочного металла или щелочноземельного металла и, когда это целесообразно, с, по меньшей мере, одним соединением кальция, в присутствии количества воды, достаточного для того, чтобы получить способный экструдироваться материал, затем данный материал экструдируют и сушат. Полученный влагопоглощающий материал применяют для обезвоживания воздуха и для контролирования влажности. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к влагопоглощающим материалам на основе одного или более галогенидов щелочных или щелочноземельных металлов, в особенности хлорида кальция, которые предназначены, в частности, для поглощения водяного пара.

Галогениды щелочных или щелочноземельных металлов, такие как хлорид лития и хлорид кальция, уже известны в качестве влагопоглотителей («десикантов»). Однако их способность поглощать влагу является ограниченной, особенно способность хлорида кальция. Причина этого заключается в том, что хлорид кальция, который наиболее часто используют в его дигидратной форме (CaCl₂·2H₂O), адсорбирует воду и в процессе этого превращается в CaCl₂·6H₂O, который растворяется в своей кристаллизационной воде с образованием раствора. Данный раствор обычно стекает в емкость, размещенную под запасом твердого CaCl₂·2H₂O. Поэтому хлорид кальция является эффективным только до тех пор, пока все имеющееся вещество не растворится; после этого собранный в емкости раствор удаляют.

Для решения данной проблемы уже предлагалось примешивать пористые вещества в галогениды. Например, в патенте FR 845760 хлорид кальция смешивают с диатомовой землей, древесным углем или легкой магнезией, чтобы получить продукт, который более эффективен по сравнению с одним хлоридом кальция. В международной публикации WO 99/12641 пористый носитель, такой как кремнезем, импрегнируют гигроскопичным хлоридом, причем носитель предпочтительно находится в форме сферических частиц с высокой механической прочностью.

Настоящее изобретение предлагает альтернативное решение вышеуказанной проблемы стекания, предлагая новый влагопоглощающий материал, который обеспечивает высокую абсорбционную емкость, в то же время удерживая воду или влажность, захваченную в своем объеме.

Для решения этой задачи изобретение предлагает влагопоглощающий материал, содержащий смесь свободных волокон и, по меньшей мере, одного галогенида щелочного или щелочноземельного металла.

Один из существенных признаков настоящего изобретения заключается в том, что галогенид смешивают со свободными волокнами с получением влагопоглощающего материала. Эффект заключается в увеличении абсорбционной емкости галогенида; другими словами, это позволяет поглощать большее количество воды по сравнению с одним галогенидом. Не связывая себя теоретическим объяснением, заявитель полагает, что данный эффект обусловлен фактом, что абсорбированная вода удерживается во влагопоглощающем материале (без стекания) таким образом, что вначале вода может адсорбироваться, пока не образуется CaCl₂·6H₂O, в случае хлорида кальция, и его раствор, как описано выше, а также и после этого, а именно до момента, когда данный раствор будет находиться в термодинамическом равновесии с давлением пара в окружающей атмосфере.

Другое преимущество влагопоглощающих материалов по изобретению заключается в том, что они обладают очень специфическим свойством, состоящим в их способности легко регенерироваться простым нагревом при низкой температуре (например, от 100 до 180°С, предпочтительно от 120 до 150°С). Данная температура обычно зависит от физических свойств используемых волокон.

Дальнейшее преимущество состоит в том, что слой влагопоглощающего материала не распадается, аэрируемая структура сохраняется, посредством этого позволяя данному материалу обеспечивать высокую площадь поверхности контакта между атмосферой, которую необходимо осушить, и осушающим материалом и позволять перемещать слой принудительным потоком воздуха для обезвоживания.

Термин «влагопоглощающий» обозначает «способный поглощать жидкости, в частности водяной пар, присутствующий в окружающей атмосфере». Данные жидкости могут существенно различаться. Они могут включать, например, мочу животных или местный конденсат.

Термин «волокно» обозначает любой удлиненный нитеобразный элемент, состоящий из нити, предпочтительно имеющей отношение длина/ширина, по меньшей мере, 10, в частности, по меньшей мере, 100. Термин «свободные» обозначает волокна, которые не соединены друг с другом при изготовлении влагопоглощающего материала.

Используемые в настоящем изобретении свободные волокна могут быть растительного, минерального или синтетического происхождения. Среди растительных волокон можно указать, например, волокна из измельченной соломы, волокна из шелухи злаков, хлопковые или льняные волокна, волокна, полученные из тряпья, или древесные, т.е. целлюлозные, волокна. Целлюлозные волокна, необязательно, могут включать целлюлозные волокна, полученные при переработке бумажных отходов или картона путем разволокнения. В варианте они могут состоять исключительно из целлюлозы, полученной в результате переработки бумажных отходов или картона путем разволокнения. Среди минеральных волокон можно указать, например, стекловолокно или минеральную шерсть. Среди синтетических волокон можно указать волокна из полимеров, таких как полипропилен или полиэтилен.

Количество свободных волокон во влагопоглощающем материале по изобретению должно быть достаточным, чтобы обеспечивать удерживание в материале по меньшей мере части поглощенной галогенидом воды. Указанное количество поэтому будет зависеть от природы и размеров свободных волокон, от природы галогенида и от желаемой абсорбционной емкости. Количество свободных волокон обычно больше или равно 5 вес.%, например больше или равно 10 вес.%, причем количества, которые превышают или равны 15 вес.%, являются наиболее обычными. Данное количество, как правило, меньше или равно 95 вес.%, в частности меньше или равно 90 вес.%, причем рекомендуется количество, которое превышает или равно 50 вес.%.

2/г, в частности большую или равную 5 м²/г, причем значения, большие или равные 10 м²/г, являются наиболее общими. Удельная площадь поверхности свободных волокон обычно меньше 200 м²/г, в частности меньше или равна 100 м²/г, причем рекомендуются значения меньше или равные 50 м²/г.

Используемый в настоящем изобретении галогенид может быть, например, выбран из фторидов, хлоридов и бромидов. Предпочтительными являются хлориды. Щелочной металл или щелочноземельный металл обычно выбран из лития, натрия, калия, магния и кальция. Предпочтительными являются кальций и литий. Подходящими галогенидами щелочных или щелочноземельных металлов являются хлорид кальция и хлорид лития. Хлорид кальция особенно предпочтителен.

Общее количество галогенида щелочного или щелочноземельного металла во влагопоглощающем материале по изобретению будет зависеть от природы галогенида, от природы и размеров свободных волокон и от желаемой абсорбционной емкости. Обычно эта величина больше или равна 4 вес.%, в частности больше или равна 6 вес.%, причем количества, превышающие или равные 7 вес.%, являются наиболее обычными. Как правило, данное количество меньше или равно 95 вес.%, обычно меньше или равно 90 вес.%, причем количество, которое меньше или равно 50 вес.%, дает хорошие результаты. В определенных случаях количество, которое меньше или равно 13 вес.%, дает превосходные результаты, например, количество меньше или равное 10 вес.%.

В одном предпочтительном варианте изобретения на практике влагопоглощающий материал дополнительно включает по меньшей мере одно соединение кальция, по существу, отличающееся от галогенида щелочного или щелочноземельного металла. Под «соединением кальция» понимают любое соединение кальция, которое, по существу, нерастворимо в воде. Предпочтительно использовать соединение кальция, которое по существу, инертно по отношению к воде. Карбонат кальция, сульфат кальция и гидроксид кальция являются соединениями кальция, которые весьма подходят в большинстве случаев. Предпочтительными являются карбонат кальция и сульфат кальция и особенно карбонат кальция. Очень подходит измельченный известняк. «Существенно отличающимся» является вещество, содержащее менее 10 вес.% (предпочтительно менее 5 вес.%) галогенида щелочного или щелочноземельного металла.

Соединение кальция также может представлять собой твердый остаток дистилляции остаточного маточного раствора, образовавшегося при производстве соды аммиачным способом. Данный остаток можно использовать в форме более или менее концентрированной суспензии. Данная концентрация может варьировать от 10 до 90 вес.% сухих веществ. Весьма подходит концентрация сухих веществ от 50% до 70%, причем концентрация 65% является предпочтительной. Термин «твердый остаток дистилляции маточной жидкости, образовавшийся при производстве соды аммиачным способом» относится к твердому остатку, который был отделен от водной суспензии, образовавшейся в дистилляционной колонне для маточной жидкости при производстве аммиачной соды, т.е. карбоната натрия аммиачным способом. Примеры составов таких водных суспензий даны в работе Te-Pang Hou, «Manufacture of soda», second edition, Hafner Publishing Company, 1969, p.237.

Такие твердые остатки в качестве основных составных частей включают карбонат кальция, сульфат кальция и гидроксид кальция. Кроме данных компонентов они часто содержат в качестве примесей соединения магния, оксиды железа, оксид алюминия, диоксид кремния, хлорид натрия и хлорид кальция. Уровни данных различных составных частей зависят от природы исходных материалов, используемых в аммиачном способе производства соды, и от рабочих параметров данного процесса.

Твердые остатки, весьма подходящие для данного предпочтительного варианта осуществления изобретения на практике, включают, по меньшей мере, 25 вес.% (предпочтительно, по меньшей мере, 40 вес.%) карбоната кальция, по меньшей мере, 0% (предпочтительно, по меньшей мере, 1 вес.%) гидроксида кальция и, по меньшей мере, 0% (предпочтительно, по меньшей мере, 1%) сульфата кальция. Предпочтительно максимальное весовое содержание данных трех компонентов в твердом остатке не превышает соответственно 99% (предпочтительно 80%) в случае карбоната кальция, 25% (предпочтительно 15%) в случае гидроксида кальция и 50% (предпочтительно 35%) в случае сульфата кальция. Особенно рекомендуемые твердые остатки содержат от 45 до 70 вес.% (преимущественно от 50 до 60%) карбоната кальция, от 5 до 15 вес.% (преимущественно от 5 до 8%) гидроксида кальция, от 15 до 35 вес.% (преимущественно от 20 до 30%) сульфата кальция и, возможно, до 10 вес.% (как правило, от 1 до 10%) примесей (диоксид кремния+CaCl

2+NaCl). Если необходимо, можно подвергнуть твердый промышленный остаток процессу обогащения, чтобы получить данные оптимальные количества.

Общее количество соединения кальция во влагопоглощающем материале согласно предпочтительному варианту изобретения на практике обычно больше 0%, в частности больше или равно 10 вес.%, причем количества, превышающие или равные 20 вес.%, являются обычными. Данное количество обычно меньше или равно 90 вес.%, более предпочтительно меньше или равно 80 вес.%, причем количество, меньшее или равное 75 вес.%, дает хорошие результаты.

Влагопоглощающие материалы по данному предпочтительному варианту осуществления изобретения на практике показывают очень высокую способность поглощать воду, не выделяют раствор из влагопоглощающего материала и не распадаются. Они особенно подходят для осушения атмосферного воздуха. Более того, они составляют способ утилизации промышленных отходов, что представляет собой как экономическое преимущество, так и преимущество с точки зрения защиты окружающей среды.

Влагопоглощающий материал по изобретению обычно имеет насыпную плотность, измеренную по стандарту NF T 73 405 (1975), большую или равную 0,2 кг/л, в частности большую или равную 0,3 кг/л, причем рекомендуются значения, большие или равные 0,35 кг/л. Насыпная плотность наиболее часто меньше или равна 0,6 кг/л, более предпочтительно меньше или равна 0,5 кг/л, причем наиболее выгодны значения, меньшие или равные 0,45 кг/л.

Влагопоглощающий материал по изобретению можно получить любым подходящим известным способом. Его можно приготовить, например, простым сухим смешиванием компонентов. В одном предпочтительном варианте свободные волокна смешивают с галогенидом щелочного или щелочноземельного металла и, когда это целесообразно, с соединением кальция, по существу, отличающимся от галогенида щелочного или щелочноземельного металла, в присутствии такого количества воды, которое достаточно для получения способного к экструдированию материала, а затем данный способный к экструдированию материал экструдируют, получая экструдированный материал, и данный экструдированный материал сушат.

Следовательно, изобретение также предлагает способ получения влагопоглощающего материала по изобретению, в соответствии с чем свободные волокна смешивают с, по меньшей мере, одним галогенидом щелочного или щелочноземельного металла и, когда это целесообразно, с, по меньшей мере, одним соединением кальция, по существу, отличающимся от галогенида щелочного или щелочноземельного металла, в присутствии такого количества воды, которое достаточно для получения способного к экструдированию материала, и затем данный способный к экструдированию материал экструдируют, получая экструдированный материал, и данный экструдированный материал сушат.

В способе по изобретению смешивание можно осуществлять в любом подходящем типе смесителя, таком как, например, периодический планетарный смеситель или непрерывная ленточно-винтовая или лопастная мешалка. Количество воды в смеси обычно больше или равно 10 вес.%, в частности больше или равно 30 вес.%. Обычно оно меньше или равно 60 вес.%, в частности меньше или равно 45 вес.%.

В способе по изобретению экструзию часто проводят при температуре окружающей среды. Непрерывные экструдеры типа пресс-гранулятора особенно подходят для данного типа композиции. Вообще говоря, гранулы естественным образом получаются на выходе экструдера. Их можно разделить, используя режущее устройство, установленное против экструзионной головки, если они не получаются естественным образом. Данные гранулы обычно имеют средний диаметр, который больше или равен 0,5 мм, в частности больше или равен 2. Средний диаметр гранул обычно меньше или равен 20 мм, в частности меньше или равен 10 мм.

В способе по изобретению сушка состоит в нагревании экструдированного материала, когда это целесообразно, в форме гранул, чтобы удалить, по меньшей мере, некоторую часть присутствующей воды. Это можно осуществить в сушилке ленточного типа. Температура сушки, как правило, составляет от 100 до 250°С, предпочтительно от 120 до 180°С. В конце сушки материал, как правило, содержит воду в количестве менее 10 вес.%, предпочтительно менее 5 вес.%.

После сушки гранулы можно легко фракционировать и измельчить. Цель данной операции состоит в высвобождении напряжений, создавшихся при сушке, и открытии пористой структуры материала абсорбента.

Влагопоглощающий материал по изобретению находит применение в равной степени в промышленности и домашнем хозяйстве. В промышленности его можно, в частности, использовать для контроля степени влажности в помещениях или на фабриках или для сопровождения объемных грузов с целью предотвращения повторного поглощения влаги при транспортировке или для гарантирования частичной или полной дегидратации воздуха, предназначенного для измерительных инструментов.

Влагопоглощающий материал можно применять в жилых помещениях или закрытых пространствах, в которых необходимо снизить влажность. Через него можно принудительно пропускать поток воздуха для осушения, посредством этого обеспечивая контролирование осушения, используя установку, которая обеспечивает контролируемый поток воздуха через слой влагопоглощающего материала. Это свойство можно использовать в линии кондиционирования воздуха. Влагопоглощающий материал можно распределить внизу стены, которая подвергается воздействию поднимающейся сырости. Благодаря его близости к стене и его эффективности он предотвращает такую поднимающуюся сырость.

Влагопоглощающий материал по изобретению также находит применение в сельскохозяйственном секторе. В данном секторе в дополнение к осушающим свойствам, описанным для других областей применения, можно использовать влагопоглощающий материал в качестве материала абсорбента для очистки мест, предназначенных для содержания животных. Одно предпочтительное применение, конкретно, состоит в добавлении влагопоглощающего материала к подстилкам на основе соломы или минеральным подстилкам с целью впитывания водной фазы, возникающей в результате мочеиспускания и конденсации, а также от экскрементов, которые там присутствуют постоянно. Данное применение может предотвратить распространение болезней, которые переносятся через водную фазу.

Соответственно, изобретение далее предлагает применение влагопоглощающего материала по изобретению для обезвоживания влажных помещений, контролирования влажности в принудительных потоках воздуха или в линиях кондиционирования жилого помещения или здания, борьбы с поднимающейся сыростью в стенах зданий или частных жилых помещений, обезвоживания грузовых контейнеров, обезвоживания сушильных шкафов, контролирования влажности в упаковках, удаления конденсата в промышленных, сельскохозяйственных или частных помещениях и в качестве сушильного агента для подстилок для животных на минеральной или соломенной основе в сельскохозяйственном секторе.

В описанных ниже экспериментах использованное соединение кальция представляет собой пульпу, источником которой является дистиллят материнского раствора, образующегося при производстве карбоната натрия аммиачным способом. Состав пульпы показан в приведенной ниже таблице. В приведенных ниже примерах проценты являются весовыми, вычисленными из расчета на конечный влагопоглощающий материал.

Компоненты	Количество по весу (% сухого вещества)
CaCO₃	60±20%
Ca(OH)₂	0-15%
CaSO₄	40±20%
CaCl₂	0-5%
NaCl	0-5%
Кремнезем	0-10%
Вода	330 г/кг пульпы

Пример 1

Используя соединение кальция в соответствии с вышеприведенным описанием, получают влагопоглощающий материал, содержащий:

— 69% соединения кальция

— 23% волокон, полученных из переработанной бумажной пульпы (удельная площадь поверхности=13 м²/г)

— 8% CaCl₂

— теоретическая влагопоглощающая способность материала 75%

при контролируемой атмосфере и следующих условиях:

— температура 23°С

— относительная влажность 90%

— максимальная концентрация CaCl₂ в водном растворе при термодинамическом равновесии с окружающей средой 120 г/кг раствора

— 10 грамм образца помещают в открытую чашку

получают следующие эксплуатационные характеристики:

— % абсорбированной при равновесии воды после 168 часов 73%

— никакого стекания из материала абсорбента не наблюдается

— концентрация CaCl₂ в растворе, присутствующем во влагопоглощающем материале: 120 г/кг

Пример 2

— 68% соединения кальция

— 23% волокон, полученных из переработанной бумажной пульпы (удельная площадь поверхности=13 м² /г)

— 9% CaCl₂

— теоретическая влагопоглощающая способность материала 74%

при контролируемой атмосфере и следующих условиях:

— температура 23°С

— относительная влажность 90%

— 10 грамм образца помещают в открытую чашку

получают следующие эксплуатационные характеристики:

— % абсорбированной при равновесии воды после 197 часов 78%

— обнаруживаемое стекание из материала абсорбента после 192 часов: эквивалент % поглощенной воды 77%

— концентрация CaCl₂ в растворе, присутствующем во влагопоглощающем материале в конце эксперимента: 120 г/кг

Пример 3

— 60% соединения кальция

— 20% волокон, полученных из переработанной бумажной пульпы (удельная площадь поверхности=13 м²/г)

— 20% CaCl₂

— теоретическая влагопоглощающая способность материала 58%

при контролируемой атмосфере и следующих условиях:

— температура 23°С

— относительная влажность 90%

— максимальная концентрация CaCl₂ в водном растворе при термодинамическом равновесии с окружающей атмосферой 120 г/кг раствора

— 10 грамм образца помещают в открытую чашку

получают следующие эксплуатационные характеристики:

— % абсорбированной при равновесии воды после 6 часов 46%

— обнаруживаемое стекание из материала абсорбента после 168 часов: эквивалент % поглощенной воды: 208%

— концентрация CaCl₂ в растворе, присутствующем во влагопоглощающем материале в конце эксперимента: 120 г/кг.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Влагопоглощающий материал, содержащий смесь свободных волокон и, по меньшей мере, одного галогенида щелочного металла или щелочноземельного металла, причем свободные волокна содержатся во влагопоглощающем материале в количестве не более 50 вес.%, при этом указанные волокна имеют отношение длина/ширина, составляющее, по меньшей мере, 10.

2. Влагопоглощающий материал по п.1, в котором галогенид щелочноземельного металла представляет собой хлорид кальция.

3. Влагопоглощающий материал по п.1 или 2, в котором общее количество галогенида щелочного или щелочноземельного металла больше или равно 4 вес.% и меньше или равно 50 вес.%.

4. Влагопоглощающий материал по п.1, в котором свободные волокна состоят из целлюлозы, полученной при переработке бумажных отходов или картона в волокнистую массу.

5. Влагопоглощающий материал по п.1, в котором количество свободных волокон больше или равно 5 вес.%.

6. Влагопоглощающий материал по п.1, дополнительно содержащий, по меньшей мере, одно соединение кальция, по существу отличающееся от галогенида щелочноземельного металла.

7. Влагопоглощающий материал по п.6, в котором соединение кальция выбрано из измельченного известняка и твердых остатков дистиллята остаточного маточного раствора, из установки для производства аммиачной соды.

8. Влагопоглощающий материал по п.6 или 7, в котором общее количество соединения кальция более 0% и менее или равно 90 вес.%.

9. Способ получения влагопоглощающего материала по пп.1-8, в котором свободные волокна смешивают с по меньшей мере одним галогенидом щелочного металла или щелочноземельного металла и, когда это целесообразно, с по меньшей мере одним соединением кальция, по существу отличающимся от галогенида щелочного или щелочноземельного металла, в присутствии количества воды, достаточного для получения способного экструдироваться материала, затем данный способный экструдироваться материал экструдируют с получением экструдированного материала, и данный экструдированный материал сушат.

10. Применение влагопоглощающего материала по пп.1-8 для обезвоживания влажных помещений, контролирования влажности в принудительных потоках воздуха или в линиях кондиционирования жилого помещения или здания, борьбы с поднимающейся сыростью в стенах зданий или частных жилых помещений, обезвоживания грузовых контейнеров, обезвоживания сушильных шкафов, контролирования влажности в упаковках, удаления конденсата в промышленных, сельскохозяйственных или частных помещениях и в качестве сушильного агента для подстилок для животных на минеральной или соломенной основе в сельскохозяйственном секторе.

Влагопоглощающий материал, способ его получения и его применение

Свободные волокна, используемые в настоящем изобретении, предпочтительно имеют удельную площадь поверхности (BET), измеряемую методом в соответствии со стандартом NFX 11-621 (1975), большую или равную 1 м²/г, в частности большую или равную 5 м²/г, причем значения, большие или равные 10 м²/г, являются наиболее общими. Удельная площадь поверхности свободных волокон обычно меньше 200 м²/г, в частности меньше или равна 100 м²/г, причем рекомендуются значения меньше или равные 50 м²/г.

Компоненты	Количество по весу (% сухого вещества)
CaCO₃	60±20%
Ca(OH)₂	0-15%
CaSO₄	40±20%
CaCl₂	0-5%
NaCl	0-5%
Кремнезем	0-10%
Вода	330 г/кг пульпы

Пример 1

— 69% соединения кальция

— 23% волокон, полученных из переработанной бумажной пульпы (удельная площадь поверхности=13 м²/г)

— 8% CaCl₂

— теоретическая влагопоглощающая способность материала 75%

при контролируемой атмосфере и следующих условиях:

— температура 23°С

— относительная влажность 90%

— 10 грамм образца помещают в открытую чашку

получают следующие эксплуатационные характеристики:

— % абсорбированной при равновесии воды после 168 часов 73%

— никакого стекания из материала абсорбента не наблюдается

— концентрация CaCl₂ в растворе, присутствующем во влагопоглощающем материале: 120 г/кг

Пример 2

— 68% соединения кальция

— 23% волокон, полученных из переработанной бумажной пульпы (удельная площадь поверхности=13 м²/г)

— 9% CaCl₂

— теоретическая влагопоглощающая способность материала 74%

при контролируемой атмосфере и следующих условиях:

— температура 23°С

— относительная влажность 90%

— 10 грамм образца помещают в открытую чашку

получают следующие эксплуатационные характеристики:

— % абсорбированной при равновесии воды после 197 часов 78%

— обнаруживаемое стекание из материала абсорбента после 192 часов: эквивалент % поглощенной воды 77%

— концентрация CaCl₂ в растворе, присутствующем во влагопоглощающем материале в конце эксперимента: 120 г/кг

Пример 3

— 60% соединения кальция

— 20% волокон, полученных из переработанной бумажной пульпы (удельная площадь поверхности=13 м²/г)

— 20% CaCl₂

— теоретическая влагопоглощающая способность материала 58%

при контролируемой атмосфере и следующих условиях:

— температура 23°С

— относительная влажность 90%

— 10 грамм образца помещают в открытую чашку

получают следующие эксплуатационные характеристики:

— % абсорбированной при равновесии воды после 6 часов 46%

— обнаруживаемое стекание из материала абсорбента после 168 часов: эквивалент % поглощенной воды: 208%

— концентрация CaCl₂ в растворе, присутствующем во влагопоглощающем материале в конце эксперимента: 120 г/кг.

5. Влагопоглощающий материал по п.1, в котором количество свободных волокон больше или равно 5 вес.%.

Влагопоглощающий материал

Влагопоглощающий материал относится к материалам санитарно-гигиенического назначения. Материал выполнен из неориентированных волокон льняного котонина, имеющего до 50% непрядомых волокон, и структурирующего волокнистого наполнителя из хлопкового, или вискозного, или пенькового, или лавсанового волокна, или их смеси, при массовом соотношении льняного котонина и структурирующего наполнителя, равном (90 — 10) : (10 — 90). В материале использованы облагороженные волокна со средней длиной 30-70 мм. Изобретение позволяет расширить ассортимент влагопоглощающих материалов при улучшении гигроскопических свойств и придании атравматичности. 1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к текстильной промышленности и касается волокнистых текстильных материалов на основе целлюлозосодержащих волокон.

При переработке льняной тресты в процессах первичной и вторичной обработки получают очень большое количество отходов разнородного по длине, но крепкого волокна, которое необходимо правильно использовать, и, в первую очередь, в области текстильной промышленности, что особенно важно в наше время, в момент крайнего обострения проблем снабжения сырьем текстильной промышленности из-за отсутствия хлопка. Волокнистые материалы на основе льняного волокна являются основным сырьем в качестве нетканой основы в производстве искусственных кож, при производстве швейных изделий в качестве утеплителя, а на основе облагороженных льняных волокон и для производства ватно-марлевых изделий. Известна волокнистая основа для нетканого материала, состоящая из волокон, уложенных неориентированно друг относительно друга. В качестве волокон используют низкосортное короткое льняное волокно, полученное на предприятиях первичной обработки, а также отходов производства льно-пенькоджутовой промышленности: очесы, вытряска рвань. Из этого волокнистого материала вырабатывают ватин для швейной и меховой промышленности, подкладку для тепло- и звукоизоляционного линолеума, вибро- и шумоизоляционные прокладочные материалы для автомобилестроения (Марков В.В., Первичная обработка льна и других лубяных культур. -М.:, Легкая и пищевая промышленность, 1981 г., с.337-339). Однако известную волокнистую основу используют, главным образом, для изделий технического назначения и ее нельзя использовать для изделий санитарно-технического назначения из-за специфики влагопоглощающих свойств и технических характеристик. Известен материал в виде санитарных изделий, который состоит из хлопкового или синтетического волокна или их смесей, содержащий 4-15% гидрофильного полимера, связанного с волокном. Этот материал используют для перевязки свежих ран. Для увеличения гигроскопических свойств предложенный материал содержит специальные гидрофильные полимеры (FR, 2140323 A, 19.01.73). Однако известный материал не обладает микробиологической активностью и имеет низкую атравматичность и совместимость с живыми тканями организма, а поэтому не создает комфортности в условиях эксплуатации изделий. Наиболее близким аналогом изобретения является влагопоглощающий материал, выполненный на основе неориентированного целлюлозного волокна, представляющего собой льняной котонин и связанного со структурирующим волокнистым наполнителем (Кухарев М.С. и др., Использование льняного волокна в отраслях текстильной промышленности. Текстильная промышленность, 1997 г., N 3, с. 14-17). Задачей изобретения является получение влагопоглощающего материала, обеспечивающего достижение технического результата, состоящего в расширении ассортимента при улучшении гигроскопических свойств и придания атравматичности. Этот технический результат во влагопоглощающем материале, выполненном на основе неориентированного целлюлозного волокна, представляющего собой льняной котонин и связанного со структурирующим волокнистым наполнителем, достигается тем, что льняной котонин содержит до 50% непрядомого волокна, а структурирующий волокнистый наполнитель состоит из хлопкового или вискозного, или лавсанового, или пенькового волокна, или их смеси при массовом соотношении льняного котонина и структурирующего волокнистого наполнителя, равном (90 — 10) : (10 — 90), причем использованы облагороженные волокна со средней длиной 30 — 70 мм. В предложенном материале использованы волокна со средней, длиной от 30 до 70 мм, облагороженные химическим, физико-химическим, биологическим, механическим способами. Льняной котонин представляет собой короткое волокно или очес, или их смесь со средней длиной от 30 до 70 мм, имеющий до 50% непрядомых волокон. В качестве структурирующего волокнистого наполнителя использованы: хлопковое волокно с поглотительной способностью не менее 18 г/г и длиной от 20 до 60 мм, вискозное волокно с извитостью не менее 2 извитков на 1 см и длиной резки от 30 до 70 мм, пеньковое волокно с длиной резки от 30 до 70 мм и скоростью смачивания до 7 сек, лавсановое волокно с длиной резки от 30 до 70 мм и извитостью не менее 2 извитков на 1 см. На чертеже показаны спектры поглощения короткого льна — сурового (1), облагороженного (2). Исследования показали, что на поверхности льняных волокон находится большое количество нецеллюлозных компонентов гидрофобного характера, препятствующих впитыванию воды, по данным ИК спектроскопии поверхностный слой содержит большое количество карбоксильных групп (полоса около 1740 см^-1), относящихся к лигнину (полосы при 1630 и 1510 см^-1), а сама структура такого продукта не представляет собой капиллярно-пористую структуру, а имеет достаточно тонкую для удержания воды пористую систему. Облагороженный льняной котонин содержит в 2-3 раза меньшее количество карбоксильных групп, относящихся к лигнину (см. чертеж). Гидрофобное лавсановое волокно также имеет карбоксильные группы (полоса около 1740 см^-1), но эти группы не относятся к лигнину, что позволяет структурировать влагопоглощающий материал таким образом, что даже добавка 10% лавсанового волокна обеспечивает высокую капиллярность и поглотительную способность. Пеньковое волокно не имеет карбоксильных групп, относящихся к лигнину, а вискозное и хлопковое волокно не имеют и самого лигнина. Эти волокна позволяют создать такую структуру влагопоглощающего материала, которая обеспечивает высокую влагопоглотительную способность, капиллярность и скорость смачивания, а за счет основы — льняного котонина высокую влагоудерживающую способность и атравматичность. (Атравматичность — свойство материала не прилипать к раневой поверхности). Кроме того, установлено, что облагороженный льняной котонин способен проявлять микробиологическую активность — угнетать жизнедеятельность микрофлоры, препятствовать инфицированию ран. Облагороженный льняной котонин и структурирующий волокнистый наполнитель из названных волокон образуют прочную структуру связанных, самосцепляющихся волокон с развитой поверхностью, где не происходит миграция волокон, и система работает как одно целое. Предложенный влагопоглощающий материал изготавливают по следующей технологии: Облагороженный, например, химически, физико-химически, механически, биологически льняной котонин средней длиной от 30 до 70 мм и имеющий до 50% непрядомых волокон, соединяют путем смешивания со структурирующим волокнистым наполнителем (в дальнейшем CB наполнитель) в виде хлопкового, или вискозного, или пенькового, или лавсанового волокна, или их смеси в соотношении, равном (90 — 10) : (10 — 90), на трепальной машине, например, типа ТМ-2, затем полуфабрикат прочесывают на чесальной машине, например, типа ТМ-2, затем полуфабрикат прочесывают на чесальной машине, например, типа ЧВМ-600 с рандомизирующим устройством, в результате получают неориентированный влагопоглощающий материал в виде волокнистого холстика с неориентированным расположением волокон. Конкретные примеры и результаты испытаний предложенного материала представлены в таблице. Микробиологическую активность влагопоглощающего материала в единицах ОЧБ (общее число бактерий) определяют по методике ГФХ1, 1990, стр. 193-200. Влагопоглощение в единицах г/г определяют по ГОСТ 5556-81. Скорость смачивания (фактически, время смачивания) в секундах определяют по ГОСТ 9412-77. Капиллярность по высоте подъема подкрашенной воды в трубочке, заполненной влагопоглощающим материалом, в мм по ГОСТ 5556-81. Как видно из таблицы, предложенный влагопоглощающий материал обладает, по сравнению с прототипом, высокими гигроскопическими свойствами за счет увеличения поглощения до 26-28 г/г, капиллярности до 94-98 мм, скорости смачиваемости до 1-3 секунд, вместо 10 секунд по международным нормативам, а также совершенно новыми уникальными свойствами-микробиологической активностью и атравматичностью. Данный влагопоглощающий материал является новым материалом санитарно-гигиенического назначения с регулируемым комплексом свойств, направленных на использование уникальных особенностей льняного волокна. Предложенный материал дает возможность создать новое поколение перевязочных материалов на базе использования нетканых материалов, ватных изделий санитарно-гигиенического назначения.

Формула изобретения

Влагопоглощающий материал, выполненный на основе неориентированного целлюлозного волокна, представляющего собой льняной котонин и связанного со структурирующим волокнистым наполнителем, отличающийся тем, что льняной котонин содержит до 50% непрядомого волокна, а структурирующий волокнистый наполнитель состоит из хлопкового, или вискозного, или пенькового, или лавсанового волокна, или их смеси при массовом соотношении льняного котонина и структурирующего волокнистого наполнителя, равном (90 — 10) : (10 — 90), причем использованы облагороженные волокна со средней длиной 30 — 70 мм.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2

спрей, пленка и водоотталкивающая жидкость

Существует достаточно факторов, которые могут пагубно влиять на строительные материалы, и влажность – один из данных факторов. Поэтому для защиты строительному материалу придают влагоустойчивые характеристики. Это делается для того, чтобы увеличить прочность строительного материала и его эксплуатационный срок. Также вы сможете сэкономить, ведь вам не придется ликвидировать все отрицательные последствия в будущем.

На сегодняшний день главными строительными материалами являются бетон и кирпич. Из-за того, что данные строительные материалы имеют пору (капилляры), бетон и кирпич отлично впитывают любую влагу. Это приводит к тому, внутренний состав бетона и кирпича нарушается. Происходит нарушение именно солевого состава бетона и кирпича. Вследствие этого, на бетоне или кирпиче образуются бело-серые пятна, из-за чего происходит понижение прочности материалов, а также портится внешний облик.

Если температура воздуха на улице очень низкая, то влага, которая располагается внутри строительного материала, начинает увеличиваться – это приводит к тому, что создается дополнительная нагрузка на конструкцию дома. Далее образуются щели и трещины маленького размера, и отделка дома начинает постепенно деформироваться. Также все это приводит к ухудшению теплоизоляционных характеристик помещения.

Ни один материал не может справиться с данной проблемой, поэтому необходимо создать гидрофобные покрытия для бетона (водоотталкивающее покрытие). Для данной цели используются разнообразные гидрофобизаторы.

Обрабатывать данным материалом необходимо кирпичное и бетонное покрытия, потому что именно эти строительные материалы впитывают большую часть влаги. Проведение данной процедуры необходимо для бетона или кирпича.

Гидрофобное покрытие – это свойство молекул избегать контакта с водой.

Гидрофобизаторы – определение

Всего существует два вида гидрофобизаторов:

Первый тип – это порошок. Порошок добавляется в смесь бетона, когда он еще изготавливается.
Второй тип – это жидкая пропитка (водоотталкивающая жидкость или гидрофобизирующая жидкость). С помощью данного водоотталкивающего материала необходимо обрабатывать поверхность здания. В основании жидкой пропитки находятся полимерные соединения. Либо в основании может находиться органические смолы. Благодаря такому составу на поверхности не появляются пленка. Рассмотрим данный гидрофобизатор подробнее.

Гидрофобная жидкость проникает в глубину материала на определенное количество миллиметров. После этого часть данного гидрофобизатора, которая остается на поверхности кирпича или бетона, начинает через какое-то время испаряться, а затем полностью испаряется. После того, как раствор полностью испарился, в конце образуется слой защиты.

Благодаря пропитке повышается способность поверхности удерживать тепло. Также повышается эксплуатационный срок материала. Происходит обеспечение защиты от условий внешней среды. Уровень водопоглощения снижается (понижается в 15 раз), благодаря этому уменьшается вероятность появления на поверхности грибков или плесени из-за сырости.

Помните, что гидрофобизатор не имеет способности затягивать щели или трещины. Лишь в некоторых ситуациях обработка поверхности гидрофобизатором не нужна.

На один квадратный метр затрачивается пятьсот миллилитров пропитки. Гидрофобизатор должен иметь обновление каждые десять лет.

Методы нанесения гидрофобизатора

Как сделать водоотталкивающую поверхность? Перед нанесением пропитки на поверхность необходимо провести ее просушку, а затем зачистку. Если на поверхности имеются грибок, плесень, жир, ржавчина, то их необходимо ликвидировать. Сделать это можно при помощи специально предназначенных составов.

Рассмотрим алгоритм действий:

Какие необходимы инструменты для нанесения гидрофобизатора? Для нанесения пропитки на поверхность можно использовать обыкновенный валик, но лучше всего применить кисть, потому что вы сможете с легкостью контролировать расход материала на квадратный метр. Также будет легче проводить обработку углов поверхности. Применяйте кисть, которая имеет искусственный ворс. Длина ворса должна быть средней. Благодаря такой кисти на поверхность можно наносить слой равномерно.
Если поверхность не имеет четко выраженной текстуры, то рекомендуется использовать пульверизатор. Во время нанесения гидрофобизатора с помощью данного инструмента необходимо следить за равномерностью распределения пропитки.

Особых сложностей во время работы не возникает. Для стекол используется «антидождь». Для стеклянных поверхностей гидрофобизация (гидрофобное покрытие для стекол) обычно не применяется.

Наиболее популярные гидрофобизаторы

Рассмотрим водоотталкивающие средства гидрофобного действия. Водонепроницаемая пропитка имеет две классификации:

Может быть интересно

поверхностное действие;
действие для создания объема.

Гидрофобизатор первой классификации наносится на поверхность при помощи кисти валика или пульверизатора. Гидрофобизатор второй классификации заливается в отверстия, которые были заранее подготовлены.

Наилучшим вариантом является именно гидрофобизатор объемного действия, так как полученный результат сохраняется на огромный период времени. Результат использования гидрофобизатора поверхностного действия сохраняется на двадцать лет – это значительно меньше.

Наиболее известные и распространенные средства:

«Контраквин». Отличительная особенность данного средства – это то, что оно продается в качестве порошка. Данный порошок необходимо разводить с помощью воды. Соотношение – 1:5. Также по желанию можно добавить пигменты разных цветовых оттенков.
«Монолит Гидро». Данный непромокаемый материал также нужно разводить с водой. Необходимо соблюдаться то же самое соотношение, что и с «Контраквином». Данное средство добавляет в смесь цемента.
«Монолит 20М». Данный раствор после ее нанесения на поверхность создает тонкий слой защиты. «Монолит 20М» проникает в капилляры поверхности, тем самым повышается ее прочность и устойчивость.
«Экодел». Данный материал позволяет сократить потери тепла. «Экодел» можно применять для двух видов монтажных работ: внутренней и внешней отделки.
«AquaTop». Данный раствор имеет отличительную особенность: проникая в капилляры поверхности материала, он выталкивает оттуда воду, а затем самостоятельно испаряется. Благодаря этому образуется отличный слой защиты.
«Кристаллизол». Данный тип гидрофобизатора отличается тем, что его можно наносить на абсолютно любую поверхность, даже на ту, которая сложную текстуру.

Также существует спрей. Спрей образует защитную пленку (защита от влаги). Спрей состоит из двух компонентов. Данный материал (спрей) защищает поверхность от влаги и грязи.

Обработка деревянной поверхности гидрофобизатором

Дерево – это один из тех материалов, который обязательно используется при создании определенной конструкции, потому что можно легко проводить его обработку, а также дерево имеет отличные характеристики. Не важно, для чего вы собираетесь использовать деревянный материал, его необходимо заранее обработать при помощи гидрофобизатора.

Влага отрицательно воздействует на поверхность дерева, тем самым, уменьшая эксплуатационный срок материала. На поверхности начнут появляться плесень, грибок, что пагубно отразится на общем состоянии дерева.

Во время приобретения гидрофобизатора необходимо обращать внимание на его водоотталкивающие характеристики.

Гидрофобные пропитки

На строительном рынке имеется широчайший ассортимент водоотталкивающих пропиток. Влагопоглощающие материалы подразделяются на два типа:

узконаправленные;
многофункциональные.

К первому типу относятся влагопоглощающие материалы, которые надежно защищают поверхность дерева от влаги, и сохраняются целостность древесины. Данное гидрофобное средство является самостоятельным материалом. Его можно также внедрять в специально предназначенные биогрунтовки. Перед нанесением узконаправленного средства необходимо предварительно поверхность древесины подготовить, а именно высушить. После просушки можно приступать к покраске.

Ко второму типу относятся влагопоглощающие материалы, которые имеют дополнительные функции. Данный тип сможет сохранить ваши денежные средства и время. Рассмотрим разновидности многофункциональных пропиток:

Пропитки (влагопоглощающие материалы), которые имеют тонирующие характеристики. В составе данного материала имеются специальные пигменты цвета. Благодаря такой пропитке, провести обработку древесины можно за короткий промежуток времени. Также обрабатываемый материал приобретет более привлекательный и эстетичный внешний вид. Окрас древесины приобретает особенную насыщенность. Данные гидрофобизаторы используют для внутренних комнат помещения.
Пропитки (влагопоглощающие материалы), которые имеют усиленную защиту. Внутри данного гидрофобизатора содержатся вещества, которые являются активными. Пропитка создает препятствие для развития плесени или грибка. Данный материал, наоборот, предназначается для внешних монтажных работ. Также раствор имеет бесцветную структуру.
Гидрофобизаторы, которые имеют отличную защиту от огня. Данный вид пропитки не только защищает поверхность от влаги, а также от воздействия высоких температур. Данный гидрофобный материал придает обрабатываемому материалу огнеупорные характеристики. Огнеупорную, водостойкую пропитку необходимо заменять каждые пять лет. В составе огнеупорного гидрофобизатора находятся вещества, которые являются экологически чистыми и не несут какого-либо вреда для организма человека.

Деревянная поверхность, которая обрабатывается при помощи определенного вида гидрофобизатора, приобретает защиту от влаги и грязи. Это наиболее необходимо для зданий, в которых имеется повышенный уровень влажности. Пропитку необходимо наносить в банях или саунах.

Перед покупкой гидрофобизатора соблюдайте следующие нюансы:

определите цель, для которой будет использоваться раствор;
необходимо ознакомиться с характеристиками материала;
понять должен ли гидрофобизатор обладать тонирующими качествами.

Помните, на один квадратный метр тратить 400 миллилитров пропитки. Также может использоваться гидропароизоляционная пленка. На поверхность также может наноситься водоотталкивающая краска. Гидрофобное покрытие своими руками можно сделать в домашних условиях. Для вашего помещения вода не будет страшна!

влагопоглощающий материал и вкладная стелька для обуви, содержащая этот материал — патент РФ 2045923

Использование: сорбционные материалы. Сущность изобретения: влагопоглощающий материал содержит гранулированный высокопористый активный оксид алюминия с введенным в его поры 8 12 мас. хлорида кальция. Вкладная стелька для обуви содержит скрепленные между собой верхний и нижний слои, выполненные из гидрофильного материала, а находящийся между ними средний слой имеет сквозные сообщающиеся между собой полости. В полостях среднего слоя содержится названный влагопоглощающий материал, расположенный в них так, что он находится в непосредственном контакте как с верхним, так и с нижним слоями. Влагопоглощающий материал, расположенный в полостях среднего слоя, имеет гранулированный оксид алюминия с расположенным в его порах хлоридом кальция в количестве от 8 до 12 мас. 2 с. и 6 з. п. ф-лы. Изобретение касается сорбционных материалов, а конкретнее, изобретение относится к влагопоглощающим материалам и вкладным стелькам для обуви, содержащим этот материал. Изобретение найдет применение в обувной промышленности. Известен сорбционный материал поглотитель влаги, представляющий собой гранулы, сформированные из пластичной гомонезированной пасты, включающей, мас. активный оксид алюминия в виде частиц размером менее 40 мкм 55-30; глина 3-22; активированный уголь 4-10; бромистый литий 36-45. Известный материал предназначен, в основном, для осушения потоков воздуха и других газов и преимущественно используется в фильтрующих средствах индивидуальной защиты органов дыхания от монооксида углерода. Этот материал непригоден для непосредственного контактирования с кожным покровом человека, так как содержит токсичный бромистый литий, кроме этого, этим материалом обеспечивается влагопоглощение со скоростью не более 20 г/час/1 л этого материала, а влагоемкость такого материала при температуре 27-33^оС и влажности 80% не превышает 0,2 г/мл материала. Известен влагопоглощающий материал, содержащий активированный уголь в виде гранул размером 1,0-2,75 мм, пропитанных смесью хлористого лития и хлористого кальция. Содержание названных компонентов в материале следующее, мас. активированный уголь 68-72; хлористый кальций 18-20; хлористый литий 10-12 [1]
Указанный влагопоглощающий материал успешно используется в средствах индивидуальной защиты органов дыхания от моноокисда углерода. Однако большое количество гигроскопической добавки (LiCl и CaCl) в составе этого материала создает предпосылки к вытеканию раствора солей из пор носителя активированного угля в условиях: повышенной относительной влажности и разрушению материала. Кроме того, низкая механическая прочность активированного угля обуславливает разрушение этого материала при нагрузках. Помимо сказанного следует помнить, что хлористый литий является токсичным веществом, а его содержание в известном материале довольно значительно 10-12 мас. Известно использование таких влагопоглощающих материалов как необработанный хлопок, активированный уголь, соли металлов при изготовлении вкладных стелек для обуви, предназначенных оптимизировать показатели комфортности обуви в течение всего периода эксплуатации обуви. Например, известна вкладная стелька для обуви, включающая верхний слой из гидрофильного материала, например, ткани; средний слой, выполненный из гидрофобного эластичного материала, на верхней поверхности которого образованы гнезда для размещения в них вкладышей из влагопоглощающего материала (при этом каждый вкладыш помещен в оболочку из гидрофобного материала, имеющую перфорацию на своей верхней поверхности). Каждый вкладыш установлен в гнездах среднего слоя стельки с зазором, а высота вкладыша несколько превышает глубину гнезда. Вкладная стелька для обуви содержит третий нижний слой, выполненный из металлизированной пленки [2]
Такая вкладная стелька в какой-то мере решает проблему влагообмена в обуви, но не позволяет иметь оптимальную от 1 до 5 г/час/на 1 стельку скорость влагопоглощения, так как не обеспечивает взаимодействия каждого участка поверхности стопы с влагопоглощающим материалом; далее, используемый влагопоглощающий материал способен адсорбировать только парообразную влагу и только в движении, так как помещен в гидрофобную оболочку. Кроме того, конструкция указанной стельки не обеспечивает распределение поглощенной влаги в те участки стельки, где насыщение влагой невелико, например, от места соприкосновения с пальцами стопы к месту соприкосновения с пятой стопы. Помимо сказанного, регистрация использованной насыщенной влагой стельки сложна как из-за наличия металлизированного нижнего слоя, так из-за того, что поглощающий влагу материал заключен в гидрофобную оболочку, препятствующую осушению этого материала. Известны вкладные стельки для обуви, в которых проблема оптимизации теплового режима стопы решалась за счет вентиляции. Такие вкладные стельки содержат воздухонепроницаемую оболочку, специальные упругие элементы с каналами для прохода воздуха и отверстиями в оболочке, создающими при ходьбе поршневой эффект прокачки воздуха. Однако в стельках такого типа отсутствует система влагопоглощения. Кроме того, эффект вентиляции обеспечивается только в движении и только для охлаждения стопы. Эксплуатация обуви с такими стельками в холодное время года недопустима, так как вентиляция обуви при влагонакоплении приводит к переохлаждению стопы. Известны также вкладные стельки для обуви, обеспечивающие обогрев стопы в обуви за счет электроподогрева или аккумулированного тепла. Однако, вкладные стельки с электроподогревом сложны в производстве и дороги в эксплуатации, а стельки, содержащие расплавленный парафин, глицерин, силиконовую жидкость, обеспечивают поддержание тепла в обуви лишь ограниченное время. Все названные вкладные стельки не обеспечивают устранение влаги в обуви. В основу изобретения положена задача путем обеспечения возможности сочетания процесса адсорбции влаги поверхностью механически прочного пористого носителя с процессом поглощения влаги находящимся в порах носителя раствором соли создать прочный материал с высокой влагопоглощающей способностью, использование которого во вкладных стельках для обуви обеспечило бы влажность и температуру в обуви в процессе ее эксплуатации на требуемом уровне комфортности. Это решается тем, что во влагопоглощающем материале, содержащем гранулированный высокопористый носитель с расположенным в его порах хлоридом кальция, согласно изобретению, гранулированный высокопористый носитель выполнен в виде оксида алюминия, при этом хлорид кальция содержится в количестве от 8 до 12 мас. Благодаря изобретению получен влагопоглощающий материал, механическая прочность которого на истирание составляет 0,3% в 1 мин, обеспечивающий влагопоглощение со скоростью от 30 до 200 г/час/1 литр материала. Для достижения наибольшего значения влагопоглощения целесообразно, согласно изобретению, чтобы гранулы оксида алюминия имели форму сфер с диаметром 0,4-2,0 мм. Согласно изобретению целесообразно, чтобы материал содержал вещество для поглощения запахов, преимущественно активированный уголь. Вариант выполнения изобретения состоит в том, что во вкладной стельке для обуви, содержащей три скрепленные между собой слоя, верхний из которых выполнен из гидрофильного паропроницаемого материала, а в среднем слое выполнены полости, заполненные влагопоглощающим материалом, согласно изобретению, влагопоглощающий материал изготовлен из вещества, имеющего гранулированный пористый оксид алюминия с расположенным в его порах хлоридом кальция в количестве от 8 до 12 мас. при этом поверхности влагопоглощающего материала установлены с возможностью непосредственного контакта, соответственно, с верхним и нижним слоями, последний из которых изготовлен из гидрофильного материала, а полости среднего слоя выполнены сквозными и сообщающимися между собой. Благодаря изобретению вкладная стелька для обуви обеспечивает поддержание влажности в обуви (в процессе ее эксплуатации) на уровне комфортности, равном 40-80 мас. и способствует равномерному выделению тепла, передаваемого к стопе в процессе насыщения влагопоглощающего материала, кроме того, вкладная стелька подлежит регенерации после полного ее влагонасыщения в процессе эксплуатации. Вариант выполнения вкладной стельки состоит в том, что ее средний слой выполнен в виде полотна из объемного нетканого материала со сквозными сообщающимися между собой межволоконными полосками, которые заполнены влагопоглощающим материалом, что позволяет при скреплении слоев стельки между собой равномерно распределять влагопоглощающий материал по всей площади стельки. Целесообразно, согласно изобретению, чтобы полотно из объемного нетканого материала было выполнено из синтепона. Для упрощения технологии изготовления стельки в промышленном объеме целесообразно, чтобы, согласно изобретению, средний слой вкладной стельки для обуви был выполнен в виде контурного полого замкнутого элемента, повторяющего форму стельки, внутри которого размещены перфориpованные ребра жесткости с образованием между ними сквозных полостей для расположения в последних влагопоглощающего материала, при этом, преимущественно, ребра жесткости расположены параллельно друг другу. Влагопоглощающий материал, согласно изобретению, содержит в качестве носителя гранулированный высокопористый активный оксид алюминия, имеющий в основном вид сфер диаметром 0,4-2,0 мм. Насыпная плотность гранулированного оксида алюминия составляет 0,6-0,15 г/см³, удельная поверхность составляет более 200 м²/г, общий объем пор составляет 0,65 см³/г, при этом механическая прочность на истирание 0,3% в 1 мин. Вторым компонентом предлагаемого материала является хлорид кальция, введенный в поры названного носителя методом пропитки. Содержание хлорида кальция в материале составляет от 8 до 12 мас. При создании материала учитывался обратимый процесс поглощения влаги хлоридом кальция и традиционный процесс адсорбции (десорбции) влаги активным оксидом алюминия. Материал именно предлагаемого состава способен при температуре 27-33^оС и влажности 80% поглощать до 0,45 мл влаги на 1 г вещества, не изменяя при этом своего физического состояния, т.е. без вытекания раствора хлорида кальция из пор носителя. Достигнутый эффект возможен благодаря тому, что при заполнении всех пор носителя влагой скорость процесса поглощения влаги резко падает, так как, с одной стороны, в этот момент прекращается адсорбирование влаги поверхностью носителя, а, с другой стороны, резко падает поверхность раствора хлорида кальция, поглощающего влагу. Происходит как бы самовыключение материала в отношении процесса влагопоглощения. Момент самовыключения также связан с относительной влажностью окружающей среды и количеством хлорида кальция в порах носителя. Материал создавался с учетом его использования в конкретных по температуре и влажности условиях, а именно в замкнутом объеме обуви. Установлено, что при содержании хлорида кальция менее 8 мас. не обеспечивается желаемая скорость поглощения влаги; при содержании хлорида кальция более 12 мас. возможно отделение этой соли от носителя. При поглощении влаги выделяется тепло конденсации воды и тепло адсорбции. В сумме тепловыделения составляют примерно 1,0-1,5 Вт на 1 г/ч поглощаемой влаги. Так как связь воды с хлоридом кальция несравненно более слабая, чем адсорбированной воды, то регенерация насыщенного материала происходит в мягких температурных условиях. Материал, согласно изобретению, может дополнительно содержать вещество, способное поглощать запахи, например, активированный уголь. Влагопоглощаемый материал наиболее целесообразно использовать в замкнутом объеме обуви для поглощения с заданной скоростью находящейся в парообразном и капельном состоянии эндогенной влаги стопы, что обеспечивает стопе требуемый уровень комфортности без пересушивания и переувлажнения. Известно, что все физиологические функции в организме человека взаимосвязаны. Являясь гомоизотермической системой, организм стремится поддерживать температуру тела человека на постоянном уровне 370,8^оС. При этом температура стопы должна быть 27-33^оС при относительной влажности в обуви 40-80% Эти данные принимают за основные критерии комфортности стопы в обуви. Выход указанных параметров за пределы указанных границ вызывает дискомфорт. Главной проблемой, осложняющей оптимизацию теплового режима стопы, является влаговыделение, которое составляет в среднем от 1 г/ч в покое до 15 г/ч при интенсивной мышечной нагрузке. В замкнутом объеме обуви устанавливается высокая равновесная влажность (обычно около 100%). Исходя из понятия комфортности, которая должна поддерживаться в течение всего периода эксплуатации обуви, баланс процессов влаговыделения стопы влагопоглощения обувью может быть представлен в виде:
М М_з + М_ст + М_к, где М количество влаги (пота), выделяемое стопой;
М_ст, М_з количество влаги, адсорбируемое стелькой и обувью;
М_к количество влаги, удаляемое через зазоры обуви. Известно, что внутри обуви распределение потовыделений стопы примерно следующее:
65-70% адсорбция влаги слоями заготовки обуви;
15-20% удаление влаги через зазоры обуви;
15-25% поглощение влаги стелькой. При эксплуатации обуви в системе «стопа-обувь-окружающая среда» наблюдается как перенос влаги, так и перенос тепла. Накопление влаги в обувных материалах в процессе эксплуатации заметно изменяет границы ее комфортности. Так, если известные наборы обувных материалов, взятые в сочетании (трикотаж + подкладка + межподкладка + верх обуви) с влагосодержанием 40% обеспечивают комфортность стопе (27^оС) при температуре окружающей среды от -9 до +20^оС, то эти материалы в сухом состоянии обеспечат комфорт стопе при температурах окружающей среды от -20 до +14^оС). При более низких температурах стопа будет ощущать холод, при более высоких тепло. Таким образом, если через систему обувных материалов не удаляются излишки пота и влаги, то при понижении температуры среды происходит конденсация влаги, при этом значительно возрастает теплопроводность подошвы и других элементов обуви и, вследствие этого, теплоотвод от ноги, ее переохлаждение. Теплопроводность известных обувных материалов при максимальном влагосодержании возрастает в 5-7 раз, стремясь к теплопроводности воды, равной 0,55 Вт/мК. Установлено, что повышение влажности во внутриобувном пространстве ведет к увеличению объема стопы и, следовательно, усилению сжатия стопы обувью, что способствует развитию патологических изменений стоп. Кроме того, нарушение комфортности обуви, проявляющиеся в изменении влаготемпературного баланса стопы и внутриобувного пространства приводят к опрелости кожного покрова и серьезным патологическим изменениям в физиологии организма. Известно также, что на коже стопы имеются различные микробы, дрожжи и грибки. Уровень температуры и высокая влажность внутри обуви вместе с солями и жирами потоотделений является идеальными условиями для развития микозов грибковых заболеваний, которыми страдают около 50% населения. Таким образом, создание оптимальных условий для ног одновременно по теплу и влаге это решение проблемы комфортности самочуствия человека, стойкости его к простудным заболеваниям, усиление его работоспособности, невосприимчивости к грибковым заболеваниям. Учитывая это в соответствии с предлагаемым изобретением, создана вкладная стелька для обуви, содержащая три скрепленных между собой слоя, верхний и нижний из которых выполнены из гидрофильного, паропроницаемого материала, преимущественно из волокон природного происхождения, например, хлопчатобумажной ткани. Толщина как верхнего, так и нижнего слоя стельки составляет не более 0,5 мм. Верхний слой стельки имеет тонкую мягкую поверхность с заранее заданным коэффициентом паропроницаемости и влагоемкости и предназначен для создания комфортной поверхности подошве стопы. Слой обеспечивает проникновение паров воды к среднему слою, содержащему предлагаемый влагопоглощающий материал, и высокую тепловую проводимость от среднего слоя к стопе. Нижний слой изготовлен из грубой ткани, обеспечивающей коэффициент паропроницаемости не менее 20 мг/см².ч при разности давления паров 2300 Па. Средний слой стельки имеет толщину 4,0 мм и выполнен либо из объемного длинноволоконного нетканого материала, такого как синтепон, либо из специально формованной заготовки из эластичного материала, представляющей собой контурный замкнутый объем кольцеобразный элемент, повторяющий форму стельки, внутри которого расположены, преимущественно, параллельные перфорированные ребра жесткости. Средний слой вкладной стельки для обуви вне зависимости от использованного материала и его структуры, согласно изобретению, содержит сообщающиеся между собой сквозные полости. При изготовлени среднего слоя из синтепона названными полостями являются пространства, не занятые волокнами. При использовании формованной заготовки названными полостями являются пространства между ребрами жесткости. Согласно изобретению указанные полости среднего слоя стельки заполнены описанным выше влагопоглощающим материалом в количестве не более 50 мл. Количество влагопоглощающего материала зависит от типа стельки, размера обуви, требуемой величины скорости и объема влагопоглощения. Гранулы материала контактируют между собой и со всей поверхностью верхнего слоя стельки, равномерно обеспечивая вертикальный и продольно-поперечный перенос газообразной и капельной влаги стопы. Это принципиально важное свойство, так как потовыделение стопой осуществляется, в основном, в области пальцев. Равномерное распределение влаги по объему стельки обеспечивает и равномерное выделение тепла по всей поверхности стельки, соприкасающейся со стопой. Скрепление всех трех названных слоев осуществлено, например, с помощью их прошивки нитями на швейной машине. Таким образом, стелька содержит сообщающиеся между собой полости, заполненные пористым гранулированным материалом, обладающим большой влагоемкостью и заданной скоростью влагопоглощения парообразной и капельной влаги, выделяемой стопой ноги; гранулы материала содержат в порах и на своей поверхности вещества, устраняющие запах пота, например, активированный уголь; кроме этого, стелька имеет гидрофильный и паропроницаемый верхний и нижний слои, обеспечивающие процесс восстановления и влагопоглощающих свойств предлагаемого материала в мягких температурных условиях (40-60^оС). Благодаря сказанному достигнуто улучшение эксплуатационных свойств зимней обуви, ее комфортности, выражающееся конкретно в существенном снижении уровня влажности в обуви, что обусловлено присутствием предлагаемого материала, сохранении теплоизоляционных свойств обуви, что снижает вероятность простудных и грибковых заболеваний. Кроме того, достигнута возможность достаточно быстрой сушки обуви и увеличение ее долговечности. П р и м е р 1. Влагопоглощающий материал в виде порошка с размером частиц не более 2,0 мм представляет собой пропитанный хлоридом кальция гранулированный активный оксид алюминия с удельной поверхностью более 200 м²/г, общим объемам пор 0,65 см³/г. При температуре 30^оС и влажности 80% 50 мл этого материала, содержащего 4 г хлорида кальция, поглощает от 20 до 23 г влаги. Вытекание хлорида кальция из пор носителя не наблюдают. Механическая прочность материала на истирание составляет 0,3%/мин. П р и м е р 2. Влагопоглощающий материал имеет вид порошка с размером частиц 0,5 мм. Этот материал представляет собой пропитанный хлоридом кальция гранулированный активный оксид алюминия, содержащий в порах микрочастицы активированного угля. 50 мг этого материала, содержащего 5 г хлорида кальция и 0,25 г активированного угля, при температуре 30^оС и влажности 80 мас. поглощают от 20,5 до 23,5 г влаги. Вытекание хлорида кальция из пор носителя не наблюдают. Механическая прочность материала на истирание составляет 0,3/мин. П р и м е р 3. Влагопоглощающий материал имеет вид порошка с размером частиц от 0,4 до 2,0 мм. Этот материал представляет собой пропитанный хлоридом кальция гранулированный активный оксид алюминия, аналогичный указанному в примере 1, смешанный с гранулами размером 0,4-2,0 мм активированного угля. 50 мл этого материала, содержащего 6 г хлорида кальция и 0,5 г активированного угля, при температуре 30^оС и влажности 80% поглощают от 21 до 24 г влаги. Вытекание хлорида кальция из пор носителя не наблюдают. Механическая прочность материала на истирание составляет 0,3%/мин. П р и м е р 4. Вкладная стелька для обуви содержит верхний слой, выполненный из хлопчатобумажной ткани типа бязи; нижний слой, выполненный из хлопчатобумажной ткани типа суровья; средний слой вкладной стельки выполнен из рыхлого нетканого материала, выполненного из синтетических волокон, типа синтепона, содержащего в полостях между волокнами 30 мл гранул влагопоглощающего материала, аналогичного указанному в примере 1. Общая толщина стельки 4 мм, вес 45 г. В течение 8 ч стелька эксплуатировалась в мужской зимней обуви при температуре среды 20-23^оС. Стельку взвешивали каждый час, фиксировали ее температуру. Количество влаги, поглощенное стелькой, составляет 9-10 г. Повышение температуры составляет 1-2^оС. Регенерация стельки осуществляется полностью при температуре 40-60^оС в течение 8 ч. П р и м е р 5. Вкладная стелька для обуви содержит верхний и нижний слои, аналогичные указанным в примере 4. Средний слой вкладной стельки выполнен путем отливки из вспененного эластичного материала формы, содержащей ленточный контур стельки с внутренними полостями, организованными параллельными пеpфорированными ребрами, которые связаны с этим контуром. После клеевого скрепления отлитой формы с нижним слоем стельки полости между внутренними перегородками формы были заполнены 30 мл влагопоглощающего материала, аналогичного указанному в примере 2, после чего был наложен верхний слой и скрепление всех трех слоев было осуществлено путем прошивки на швейной машине тяжелого класса. Толщина стельки 5 мм, вес 51 г. В течение 8 ч изготовленная стелька эксплуатировалась в мужской зимней обуви при температуре среды 20-23^оС. Стелька взвешивалась каждый час, фиксировалась ее температура. Количество влаги, поглощенное стелькой, составляет 11-12 г. Отмечают повышение температуры на 1-2^оС. Регенерация стельки осуществляется полностью при температуре 40-60^оС в течение 8 ч. П р и м е р 6. Вкладная стелька для обуви имеет строение, аналогичное указанному в примере 4, однако средний ее слой содержит влагопоглощающий материал, аналогичный указанному в примере 3. Стелька ежедневно в течение 8 ч на протяжении 30 дней находилась в зимней обуви при температуре среды 20-23^оС и в течение 2 ч при температуре (-15) (-20^оС). Регенерация стельки осуществлялась при температуре 40-60^оС. Стелька ежедневно взвешивалась в начале и конце эксплуатации. Количество поглощенной стелькой влаги и количество выделяемого стелькой тепла не изменялись в течение всего периода эксплуатации. П р и м е р 7. Вкладная стелька для обуви имеет строение, аналогичное указанному в примере 5, однако, средний ее слой содержит влагопоглощающий материал, аналогичный указанному в примере 3. Стелька ежедневно в течение 8 ч находилась в зимней обуви при температуре среды 20-23^оС и в течение 2 ч при температуре (-15) (-20^оС). Регенерация стельки осуществлялась при температуре 40-60^оС в течение 10 ч. Стельки ежедневно взвешивались в начале и конце эксплуатации. Таким образом, процесс длительной эксплуатации показал, что стелька активно поглощает влагу стопы, обеспечивая стопе комфортные условия по влажности и температуре и низкую влажность обуви в целом. При этом сохраняются основные теплоизоляционные свойства обуви. Стелька сохраняет способность восстанавливать свои свойства при большом числе циклов «эксплуатация-регенерация».

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Влагопоглощающий материал, содержащий гранулированный высокопористый наполнитель с расположенным в его порах хлоридом кальция, отличающийся тем, что гранулированный высокопористый носитель выполнен в виде активного оксида алюминия, при этом хлорид кальция содержится в количестве от 8 до 12 мас. 2. Материал по п. 1, отличающийся тем, что гранулы оксида алюминия имеют форму сфер с диаметром 0,4 2,0 мм. 3. Материал по п. 1, отличающийся тем, что он содержит вещество для поглощения запахов. 4. Материал по п. 3, отличающийся тем, что вещество для поглощения запахов содержит активированный уголь. 5. Вкладная стелька для обуви, содержащая три скрепленные между собой слоя, верхний из которых выполнен из гидрофильного материала, а в среднем слое выполнены полости, заполненные влагопоглощающим материалом, отличающаяся тем, что влагопоглощающий материал изготовлен из вещества, имеющего гранулированный оксид алюминия с расположенным в его порах хлоридом кальция в количестве от 8 до 12 мас. при этом поверхности влагопоглощающего материала установлены с возможностью непосредственного контакта соответственно с верхним и нижним слоями, последний из которых изготовлен из гидрофильного материала, а полости среднего слоя выполнены сквозными и сообщающимися между собой. 6. Стелька по п. 5, отличающаяся тем, что ее средний слой выполнен в виде полотна из объемного нетканого материала со сквозными сообщающимися между собой межволоконными полостями, которые заполнены влагопоглощающим материалом. 7. Стелька по п. 6, отличающаяся тем, что полотно из объемного нетканого материала выполнено в виде синтепона. 8. Стелька по п. 5, отличающаяся тем, что ее средний слой выполнен в виде контурного полого замкнутого элемента, повторяющего форму стельки, внутри которого размещены перфорированные ребра жесткости с образованием между ними сквозных полостей для расположения в последних влагопоглощающего материала.

Влагопоглощающий материал и вкладная стелька для обуви, содержащая этот материал

Изобретение касается сорбционных материалов, а конкретнее, изобретение относится к влагопоглощающим материалам и вкладным стелькам для обуви, содержащим этот материал.

Изобретение найдет применение в обувной промышленности. Известен сорбционный материал поглотитель влаги, представляющий собой гранулы, сформированные из пластичной гомонезированной пасты, включающей, мас. активный оксид алюминия в виде частиц размером менее 40 мкм 55-30; глина 3-22; активированный уголь 4-10; бромистый литий 36-45. Известный материал предназначен, в основном, для осушения потоков воздуха и других газов и преимущественно используется в фильтрующих средствах индивидуальной защиты органов дыхания от монооксида углерода. Этот материал непригоден для непосредственного контактирования с кожным покровом человека, так как содержит токсичный бромистый литий, кроме этого, этим материалом обеспечивается влагопоглощение со скоростью не более 20 г/час/1 л этого материала, а влагоемкость такого материала при температуре 27-33^оС и влажности 80% не превышает 0,2 г/мл материала. Известен влагопоглощающий материал, содержащий активированный уголь в виде гранул размером 1,0-2,75 мм, пропитанных смесью хлористого лития и хлористого кальция. Содержание названных компонентов в материале следующее, мас. активированный уголь 68-72; хлористый кальций 18-20; хлористый литий 10-12 [1] Указанный влагопоглощающий материал успешно используется в средствах индивидуальной защиты органов дыхания от моноокисда углерода. Однако большое количество гигроскопической добавки (LiCl и CaCl) в составе этого материала создает предпосылки к вытеканию раствора солей из пор носителя активированного угля в условиях: повышенной относительной влажности и разрушению материала. Кроме того, низкая механическая прочность активированного угля обуславливает разрушение этого материала при нагрузках. Помимо сказанного следует помнить, что хлористый литий является токсичным веществом, а его содержание в известном материале довольно значительно 10-12 мас. Известно использование таких влагопоглощающих материалов как необработанный хлопок, активированный уголь, соли металлов при изготовлении вкладных стелек для обуви, предназначенных оптимизировать показатели комфортности обуви в течение всего периода эксплуатации обуви. Например, известна вкладная стелька для обуви, включающая верхний слой из гидрофильного материала, например, ткани; средний слой, выполненный из гидрофобного эластичного материала, на верхней поверхности которого образованы гнезда для размещения в них вкладышей из влагопоглощающего материала (при этом каждый вкладыш помещен в оболочку из гидрофобного материала, имеющую перфорацию на своей верхней поверхности). Каждый вкладыш установлен в гнездах среднего слоя стельки с зазором, а высота вкладыша несколько превышает глубину гнезда. Вкладная стелька для обуви содержит третий нижний слой, выполненный из металлизированной пленки [2] Такая вкладная стелька в какой-то мере решает проблему влагообмена в обуви, но не позволяет иметь оптимальную от 1 до 5 г/час/на 1 стельку скорость влагопоглощения, так как не обеспечивает взаимодействия каждого участка поверхности стопы с влагопоглощающим материалом; далее, используемый влагопоглощающий материал способен адсорбировать только парообразную влагу и только в движении, так как помещен в гидрофобную оболочку. Кроме того, конструкция указанной стельки не обеспечивает распределение поглощенной влаги в те участки стельки, где насыщение влагой невелико, например, от места соприкосновения с пальцами стопы к месту соприкосновения с пятой стопы. Помимо сказанного, регистрация использованной насыщенной влагой стельки сложна как из-за наличия металлизированного нижнего слоя, так из-за того, что поглощающий влагу материал заключен в гидрофобную оболочку, препятствующую осушению этого материала. Известны вкладные стельки для обуви, в которых проблема оптимизации теплового режима стопы решалась за счет вентиляции. Такие вкладные стельки содержат воздухонепроницаемую оболочку, специальные упругие элементы с каналами для прохода воздуха и отверстиями в оболочке, создающими при ходьбе поршневой эффект прокачки воздуха. Однако в стельках такого типа отсутствует система влагопоглощения. Кроме того, эффект вентиляции обеспечивается только в движении и только для охлаждения стопы. Эксплуатация обуви с такими стельками в холодное время года недопустима, так как вентиляция обуви при влагонакоплении приводит к переохлаждению стопы. Известны также вкладные стельки для обуви, обеспечивающие обогрев стопы в обуви за счет электроподогрева или аккумулированного тепла. Однако, вкладные стельки с электроподогревом сложны в производстве и дороги в эксплуатации, а стельки, содержащие расплавленный парафин, глицерин, силиконовую жидкость, обеспечивают поддержание тепла в обуви лишь ограниченное время. Все названные вкладные стельки не обеспечивают устранение влаги в обуви. В основу изобретения положена задача путем обеспечения возможности сочетания процесса адсорбции влаги поверхностью механически прочного пористого носителя с процессом поглощения влаги находящимся в порах носителя раствором соли создать прочный материал с высокой влагопоглощающей способностью, использование которого во вкладных стельках для обуви обеспечило бы влажность и температуру в обуви в процессе ее эксплуатации на требуемом уровне комфортности. Это решается тем, что во влагопоглощающем материале, содержащем гранулированный высокопористый носитель с расположенным в его порах хлоридом кальция, согласно изобретению, гранулированный высокопористый носитель выполнен в виде оксида алюминия, при этом хлорид кальция содержится в количестве от 8 до 12 мас. Благодаря изобретению получен влагопоглощающий материал, механическая прочность которого на истирание составляет 0,3% в 1 мин, обеспечивающий влагопоглощение со скоростью от 30 до 200 г/час/1 литр материала. Для достижения наибольшего значения влагопоглощения целесообразно, согласно изобретению, чтобы гранулы оксида алюминия имели форму сфер с диаметром 0,4-2,0 мм. Согласно изобретению целесообразно, чтобы материал содержал вещество для поглощения запахов, преимущественно активированный уголь. Вариант выполнения изобретения состоит в том, что во вкладной стельке для обуви, содержащей три скрепленные между собой слоя, верхний из которых выполнен из гидрофильного паропроницаемого материала, а в среднем слое выполнены полости, заполненные влагопоглощающим материалом, согласно изобретению, влагопоглощающий материал изготовлен из вещества, имеющего гранулированный пористый оксид алюминия с расположенным в его порах хлоридом кальция в количестве от 8 до 12 мас. при этом поверхности влагопоглощающего материала установлены с возможностью непосредственного контакта, соответственно, с верхним и нижним слоями, последний из которых изготовлен из гидрофильного материала, а полости среднего слоя выполнены сквозными и сообщающимися между собой. Благодаря изобретению вкладная стелька для обуви обеспечивает поддержание влажности в обуви (в процессе ее эксплуатации) на уровне комфортности, равном 40-80 мас. и способствует равномерному выделению тепла, передаваемого к стопе в процессе насыщения влагопоглощающего материала, кроме того, вкладная стелька подлежит регенерации после полного ее влагонасыщения в процессе эксплуатации. Вариант выполнения вкладной стельки состоит в том, что ее средний слой выполнен в виде полотна из объемного нетканого материала со сквозными сообщающимися между собой межволоконными полосками, которые заполнены влагопоглощающим материалом, что позволяет при скреплении слоев стельки между собой равномерно распределять влагопоглощающий материал по всей площади стельки. Целесообразно, согласно изобретению, чтобы полотно из объемного нетканого материала было выполнено из синтепона. Для упрощения технологии изготовления стельки в промышленном объеме целесообразно, чтобы, согласно изобретению, средний слой вкладной стельки для обуви был выполнен в виде контурного полого замкнутого элемента, повторяющего форму стельки, внутри которого размещены перфориpованные ребра жесткости с образованием между ними сквозных полостей для расположения в последних влагопоглощающего материала, при этом, преимущественно, ребра жесткости расположены параллельно друг другу. Влагопоглощающий материал, согласно изобретению, содержит в качестве носителя гранулированный высокопористый активный оксид алюминия, имеющий в основном вид сфер диаметром 0,4-2,0 мм. Насыпная плотность гранулированного оксида алюминия составляет 0,6-0,15 г/см³, удельная поверхность составляет более 200 м²/г, общий объем пор составляет 0,65 см³/г, при этом механическая прочность на истирание 0,3% в 1 мин. Вторым компонентом предлагаемого материала является хлорид кальция, введенный в поры названного носителя методом пропитки. Содержание хлорида кальция в материале составляет от 8 до 12 мас. При создании материала учитывался обратимый процесс поглощения влаги хлоридом кальция и традиционный процесс адсорбции (десорбции) влаги активным оксидом алюминия. Материал именно предлагаемого состава способен при температуре 27-33^оС и влажности 80% поглощать до 0,45 мл влаги на 1 г вещества, не изменяя при этом своего физического состояния, т.е. без вытекания раствора хлорида кальция из пор носителя. Достигнутый эффект возможен благодаря тому, что при заполнении всех пор носителя влагой скорость процесса поглощения влаги резко падает, так как, с одной стороны, в этот момент прекращается адсорбирование влаги поверхностью носителя, а, с другой стороны, резко падает поверхность раствора хлорида кальция, поглощающего влагу. Происходит как бы самовыключение материала в отношении процесса влагопоглощения. Момент самовыключения также связан с относительной влажностью окружающей среды и количеством хлорида кальция в порах носителя. Материал создавался с учетом его использования в конкретных по температуре и влажности условиях, а именно в замкнутом объеме обуви. Установлено, что при содержании хлорида кальция менее 8 мас. не обеспечивается желаемая скорость поглощения влаги; при содержании хлорида кальция более 12 мас. возможно отделение этой соли от носителя. При поглощении влаги выделяется тепло конденсации воды и тепло адсорбции. В сумме тепловыделения составляют примерно 1,0-1,5 Вт на 1 г/ч поглощаемой влаги. Так как связь воды с хлоридом кальция несравненно более слабая, чем адсорбированной воды, то регенерация насыщенного материала происходит в мягких температурных условиях. Материал, согласно изобретению, может дополнительно содержать вещество, способное поглощать запахи, например, активированный уголь. Влагопоглощаемый материал наиболее целесообразно использовать в замкнутом объеме обуви для поглощения с заданной скоростью находящейся в парообразном и капельном состоянии эндогенной влаги стопы, что обеспечивает стопе требуемый уровень комфортности без пересушивания и переувлажнения. Известно, что все физиологические функции в организме человека взаимосвязаны. Являясь гомоизотермической системой, организм стремится поддерживать температуру тела человека на постоянном уровне 370,8^оС. При этом температура стопы должна быть 27-33^оС при относительной влажности в обуви 40-80% Эти данные принимают за основные критерии комфортности стопы в обуви. Выход указанных параметров за пределы указанных границ вызывает дискомфорт. Главной проблемой, осложняющей оптимизацию теплового режима стопы, является влаговыделение, которое составляет в среднем от 1 г/ч в покое до 15 г/ч при интенсивной мышечной нагрузке. В замкнутом объеме обуви устанавливается высокая равновесная влажность (обычно около 100%). Исходя из понятия комфортности, которая должна поддерживаться в течение всего периода эксплуатации обуви, баланс процессов влаговыделения стопы влагопоглощения обувью может быть представлен в виде: М М_з + М_ст + М_к, где М количество влаги (пота), выделяемое стопой; М_ст, М_з количество влаги, адсорбируемое стелькой и обувью; М_к количество влаги, удаляемое через зазоры обуви. Известно, что внутри обуви распределение потовыделений стопы примерно следующее: 65-70% адсорбция влаги слоями заготовки обуви; 15-20% удаление влаги через зазоры обуви; 15-25% поглощение влаги стелькой. При эксплуатации обуви в системе «стопа-обувь-окружающая среда» наблюдается как перенос влаги, так и перенос тепла. Накопление влаги в обувных материалах в процессе эксплуатации заметно изменяет границы ее комфортности. Так, если известные наборы обувных материалов, взятые в сочетании (трикотаж + подкладка + межподкладка + верх обуви) с влагосодержанием 40% обеспечивают комфортность стопе (27^оС) при температуре окружающей среды от -9 до +20^оС, то эти материалы в сухом состоянии обеспечат комфорт стопе при температурах окружающей среды от -20 до +14^оС). При более низких температурах стопа будет ощущать холод, при более высоких тепло. Таким образом, если через систему обувных материалов не удаляются излишки пота и влаги, то при понижении температуры среды происходит конденсация влаги, при этом значительно возрастает теплопроводность подошвы и других элементов обуви и, вследствие этого, теплоотвод от ноги, ее переохлаждение. Теплопроводность известных обувных материалов при максимальном влагосодержании возрастает в 5-7 раз, стремясь к теплопроводности воды, равной 0,55 Вт/мК. Установлено, что повышение влажности во внутриобувном пространстве ведет к увеличению объема стопы и, следовательно, усилению сжатия стопы обувью, что способствует развитию патологических изменений стоп. Кроме того, нарушение комфортности обуви, проявляющиеся в изменении влаготемпературного баланса стопы и внутриобувного пространства приводят к опрелости кожного покрова и серьезным патологическим изменениям в физиологии организма. Известно также, что на коже стопы имеются различные микробы, дрожжи и грибки. Уровень температуры и высокая влажность внутри обуви вместе с солями и жирами потоотделений является идеальными условиями для развития микозов грибковых заболеваний, которыми страдают около 50% населения. Таким образом, создание оптимальных условий для ног одновременно по теплу и влаге это решение проблемы комфортности самочуствия человека, стойкости его к простудным заболеваниям, усиление его работоспособности, невосприимчивости к грибковым заболеваниям. Учитывая это в соответствии с предлагаемым изобретением, создана вкладная стелька для обуви, содержащая три скрепленных между собой слоя, верхний и нижний из которых выполнены из гидрофильного, паропроницаемого материала, преимущественно из волокон природного происхождения, например, хлопчатобумажной ткани. Толщина как верхнего, так и нижнего слоя стельки составляет не более 0,5 мм. Верхний слой стельки имеет тонкую мягкую поверхность с заранее заданным коэффициентом паропроницаемости и влагоемкости и предназначен для создания комфортной поверхности подошве стопы. Слой обеспечивает проникновение паров воды к среднему слою, содержащему предлагаемый влагопоглощающий материал, и высокую тепловую проводимость от среднего слоя к стопе. Нижний слой изготовлен из грубой ткани, обеспечивающей коэффициент паропроницаемости не менее 20 мг/см².ч при разности давления паров 2300 Па. Средний слой стельки имеет толщину 4,0 мм и выполнен либо из объемного длинноволоконного нетканого материала, такого как синтепон, либо из специально формованной заготовки из эластичного материала, представляющей собой контурный замкнутый объем кольцеобразный элемент, повторяющий форму стельки, внутри которого расположены, преимущественно, параллельные перфорированные ребра жесткости. Средний слой вкладной стельки для обуви вне зависимости от использованного материала и его структуры, согласно изобретению, содержит сообщающиеся между собой сквозные полости. При изготовлени среднего слоя из синтепона названными полостями являются пространства, не занятые волокнами. При использовании формованной заготовки названными полостями являются пространства между ребрами жесткости. Согласно изобретению указанные полости среднего слоя стельки заполнены описанным выше влагопоглощающим материалом в количестве не более 50 мл. Количество влагопоглощающего материала зависит от типа стельки, размера обуви, требуемой величины скорости и объема влагопоглощения. Гранулы материала контактируют между собой и со всей поверхностью верхнего слоя стельки, равномерно обеспечивая вертикальный и продольно-поперечный перенос газообразной и капельной влаги стопы. Это принципиально важное свойство, так как потовыделение стопой осуществляется, в основном, в области пальцев. Равномерное распределение влаги по объему стельки обеспечивает и равномерное выделение тепла по всей поверхности стельки, соприкасающейся со стопой. Скрепление всех трех названных слоев осуществлено, например, с помощью их прошивки нитями на швейной машине. Таким образом, стелька содержит сообщающиеся между собой полости, заполненные пористым гранулированным материалом, обладающим большой влагоемкостью и заданной скоростью влагопоглощения парообразной и капельной влаги, выделяемой стопой ноги; гранулы материала содержат в порах и на своей поверхности вещества, устраняющие запах пота, например, активированный уголь; кроме этого, стелька имеет гидрофильный и паропроницаемый верхний и нижний слои, обеспечивающие процесс восстановления и влагопоглощающих свойств предлагаемого материала в мягких температурных условиях (40-60^оС). Благодаря сказанному достигнуто улучшение эксплуатационных свойств зимней обуви, ее комфортности, выражающееся конкретно в существенном снижении уровня влажности в обуви, что обусловлено присутствием предлагаемого материала, сохранении теплоизоляционных свойств обуви, что снижает вероятность простудных и грибковых заболеваний. Кроме того, достигнута возможность достаточно быстрой сушки обуви и увеличение ее долговечности. П р и м е р 1. Влагопоглощающий материал в виде порошка с размером частиц не более 2,0 мм представляет собой пропитанный хлоридом кальция гранулированный активный оксид алюминия с удельной поверхностью более 200 м²/г, общим объемам пор 0,65 см³/г. При температуре 30^оС и влажности 80% 50 мл этого материала, содержащего 4 г хлорида кальция, поглощает от 20 до 23 г влаги. Вытекание хлорида кальция из пор носителя не наблюдают. Механическая прочность материала на истирание составляет 0,3%/мин. П р и м е р 2. Влагопоглощающий материал имеет вид порошка с размером частиц 0,5 мм. Этот материал представляет собой пропитанный хлоридом кальция гранулированный активный оксид алюминия, содержащий в порах микрочастицы активированного угля. 50 мг этого материала, содержащего 5 г хлорида кальция и 0,25 г активированного угля, при температуре 30^оС и влажности 80 мас. поглощают от 20,5 до 23,5 г влаги. Вытекание хлорида кальция из пор носителя не наблюдают. Механическая прочность материала на истирание составляет 0,3/мин. П р и м е р 3. Влагопоглощающий материал имеет вид порошка с размером частиц от 0,4 до 2,0 мм. Этот материал представляет собой пропитанный хлоридом кальция гранулированный активный оксид алюминия, аналогичный указанному в примере 1, смешанный с гранулами размером 0,4-2,0 мм активированного угля. 50 мл этого материала, содержащего 6 г хлорида кальция и 0,5 г активированного угля, при температуре 30^оС и влажности 80% поглощают от 21 до 24 г влаги. Вытекание хлорида кальция из пор носителя не наблюдают. Механическая прочность материала на истирание составляет 0,3%/мин. П р и м е р 4. Вкладная стелька для обуви содержит верхний слой, выполненный из хлопчатобумажной ткани типа бязи; нижний слой, выполненный из хлопчатобумажной ткани типа суровья; средний слой вкладной стельки выполнен из рыхлого нетканого материала, выполненного из синтетических волокон, типа синтепона, содержащего в полостях между волокнами 30 мл гранул влагопоглощающего материала, аналогичного указанному в примере 1. Общая толщина стельки 4 мм, вес 45 г. В течение 8 ч стелька эксплуатировалась в мужской зимней обуви при температуре среды 20-23^оС. Стельку взвешивали каждый час, фиксировали ее температуру. Количество влаги, поглощенное стелькой, составляет 9-10 г. Повышение температуры составляет 1-2^оС. Регенерация стельки осуществляется полностью при температуре 40-60^оС в течение 8 ч. П р и м е р 5. Вкладная стелька для обуви содержит верхний и нижний слои, аналогичные указанным в примере 4. Средний слой вкладной стельки выполнен путем отливки из вспененного эластичного материала формы, содержащей ленточный контур стельки с внутренними полостями, организованными параллельными пеpфорированными ребрами, которые связаны с этим контуром. После клеевого скрепления отлитой формы с нижним слоем стельки полости между внутренними перегородками формы были заполнены 30 мл влагопоглощающего материала, аналогичного указанному в примере 2, после чего был наложен верхний слой и скрепление всех трех слоев было осуществлено путем прошивки на швейной машине тяжелого класса. Толщина стельки 5 мм, вес 51 г. В течение 8 ч изготовленная стелька эксплуатировалась в мужской зимней обуви при температуре среды 20-23^оС. Стелька взвешивалась каждый час, фиксировалась ее температура. Количество влаги, поглощенное стелькой, составляет 11-12 г. Отмечают повышение температуры на 1-2^оС. Регенерация стельки осуществляется полностью при температуре 40-60^оС в течение 8 ч. П р и м е р 6. Вкладная стелька для обуви имеет строение, аналогичное указанному в примере 4, однако средний ее слой содержит влагопоглощающий материал, аналогичный указанному в примере 3. Стелька ежедневно в течение 8 ч на протяжении 30 дней находилась в зимней обуви при температуре среды 20-23^оС и в течение 2 ч при температуре (-15) (-20^оС). Регенерация стельки осуществлялась при температуре 40-60^оС. Стелька ежедневно взвешивалась в начале и конце эксплуатации. Количество поглощенной стелькой влаги и количество выделяемого стелькой тепла не изменялись в течение всего периода эксплуатации. П р и м е р 7. Вкладная стелька для обуви имеет строение, аналогичное указанному в примере 5, однако, средний ее слой содержит влагопоглощающий материал, аналогичный указанному в примере 3. Стелька ежедневно в течение 8 ч находилась в зимней обуви при температуре среды 20-23^оС и в течение 2 ч при температуре (-15) (-20^оС). Регенерация стельки осуществлялась при температуре 40-60^оС в течение 10 ч. Стельки ежедневно взвешивались в начале и конце эксплуатации. Таким образом, процесс длительной эксплуатации показал, что стелька активно поглощает влагу стопы, обеспечивая стопе комфортные условия по влажности и температуре и низкую влажность обуви в целом. При этом сохраняются основные теплоизоляционные свойства обуви. Стелька сохраняет способность восстанавливать свои свойства при большом числе циклов «эксплуатация-регенерация».

Формула изобретения

влагопоглощающие материалы — это… Что такое влагопоглощающие материалы?

влагопоглощающие материалы: Makarov: moisture-absorbing materials

влагопоглощающая способность
влагопоглощающий

Смотреть что такое «влагопоглощающие материалы» в других словарях:

Воздухоосушитель — – аппарат, предназначенный для осушения воздуха путём пропускания его через твёрдые или жидкие влагопоглощающие материалы. [Терминологический словарь по строительству на 12 языках (ВНИИИС Госстроя СССР)] Рубрика термина: Компрессорное… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов
ВОЗДУХООСУШИТЕЛЬ — аппарат, предназначенный для осушения воздуха путём пропускания его через твёрдые или жидкие влагопоглощающие материалы (Болгарский язык; Български) въздухосушител (Чешский язык; Čeština) sušička vzduchu (Немецкий язык; Deutsch) Lufttrockner… … Строительный словарь
воздухоосушитель — Аппарат, предназначенный для осушения воздуха путём пропускания его через твёрдые или жидкие влагопоглощающие материалы [Терминологический словарь по строительству на 12 языках (ВНИИИС Госстроя СССР)] Тематики обработка воздуха EN air… … Справочник технического переводчика
ГОСТ Р 53636-2009: Целлюлоза, бумага, картон. Термины и определения — Терминология ГОСТ Р 53636 2009: Целлюлоза, бумага, картон. Термины и определения оригинал документа: 3.4.49 абсолютно сухая масса: Масса бумаги, картона или целлюлозы после высушивания при температуре (105 ± 2) °С до постоянной массы в условиях,… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
ХЛОПЧАТНИК — хлопок (Gossypium), род главным образом кустарниковых растений семейства просвирниковых (Malvaceae). Ряд видов широко разводится ради волокна (хлопка) и семян. Из волокна вырабатывают ткани и нити, а из семян получают масло и другие продукты,… … Энциклопедия Кольера

влагопоглощающий материал, способ его получения и его применение — патент РФ 2348452

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Влагопоглощающий материал, способ его получения и его применение

Влагопоглощающий материал

спрей, пленка и водоотталкивающая жидкость

Гидрофобизаторы – определение

Методы нанесения гидрофобизатора

Наиболее популярные гидрофобизаторы

Обработка деревянной поверхности гидрофобизатором

Гидрофобные пропитки

влагопоглощающий материал и вкладная стелька для обуви, содержащая этот материал — патент РФ 2045923

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Влагопоглощающий материал и вкладная стелька для обуви, содержащая этот материал

влагопоглощающие материалы — это… Что такое влагопоглощающие материалы?

Смотреть что такое «влагопоглощающие материалы» в других словарях:

Добавить комментарий Отменить ответ