ES2354345A1 - Method for producing footwear with a controlled internal temperature - Google Patents
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Abstract
Description
Procedimiento de elaboración de calzados que proporcionan control de la temperatura interior.Procedure of elaboration of footwear that They provide indoor temperature control.
La presente invención se puede incluir dentro del campo técnico del calzado, en particular, dentro del campo de los elementos constitutivos del calzado.The present invention can be included within of the technical field of footwear, in particular, within the field of the constituent elements of footwear.
La invención se puede igualmente incluir en el campo técnico de los calzados con dispositivos de protección contra el frío o el calor.The invention can also be included in the technical field of footwear with protection devices The cold or the heat.
Concretamente, la invención se refiere a un procedimiento sencillo, rápido y versátil de elaboración de calzados que proporcionan regulación de temperatura interior a base de materiales de cambio de fase.Specifically, the invention relates to a simple, fast and versatile shoe manufacturing procedure that provide indoor temperature regulation based on phase change materials.
Los materiales de cambio de fase (PCM, del inglés Phase Change Materials) son materiales que presentan elevados valores de calor latente de fusión, lo que les permite absorber o ceder grandes cantidades de calor por unidad de masa durante los procesos de cambio de fase de líquido a sólido y de sólido a líquido. Estos procesos se producen de forma reversible y transcurren a temperatura prácticamente constante.The phase change materials (PCM, of English Phase Change Materials) are materials that have high latent heat fusion values, allowing them to absorb or yield large amounts of heat per unit mass during phase change processes from liquid to solid and from solid to liquid. These processes occur reversibly and They run at a practically constant temperature.
Actualmente se están desarrollando sistemas que contienen materiales de cambio de fase con dos fines fundamentales: protección térmica y almacenamiento energético. La aplicación de los PCMs como acumuladores de energía tanto en calzado como en artículos textiles se presenta como una de las alternativas más ventajosas para procurar confort térmico.Systems are currently being developed that They contain phase change materials with two fundamental purposes: thermal protection and energy storage. The application of PCMs as energy accumulators in both footwear and articles textiles is presented as one of the most advantageous alternatives to provide thermal comfort.
Atendiendo a su composición química, los PCMs se clasifican en orgánicos e inorgánicos. Los más empleados son los orgánicos, puesto que no son corrosivos, no presentan histéresis y poseen gran estabilidad térmica y física. Entre los materiales orgánicos, los más empleados son el grupo denominado parafinas, debido fundamentalmente a su bajo coste, alta disponibilidad y elevados valores de calor latente, así como a su especificidad, lo que adicionalmente permite elegir un material adecuado para cada uso particular. Para evitar la migración de los compuestos parafínicos durante la fusión, dichos compuestos se emplean encerrados en microcápsulas. La obtención de las microcápsulas que contienen parafinas es conocida y está recogida en forma de literatura científica y de patentes, por lo que no forma parte del contenido de la presente invención.According to its chemical composition, the PCMs are classified in organic and inorganic. The most used are the organic, since they are not corrosive, do not present hysteresis and They have great thermal and physical stability. Between the materials organic, the most used are the group called paraffins, mainly due to its low cost, high availability and high latent heat values, as well as its specificity, which additionally allows you to choose a suitable material for each use particular. To prevent the migration of paraffinic compounds during melting, said compounds are employed enclosed in microcapsules Obtaining the microcapsules they contain paraffins is known and is collected in the form of literature scientific and patent, so it is not part of the content of The present invention.
Asimismo, son conocidos en el estado de la técnica algunos métodos de incorporación de microcápsulas de parafina en artículos de calzado, una selección de los cuales se menciona seguidamente:They are also known in the state of technique some methods of incorporating microcapsules of paraffin in footwear, a selection of which He mentions next:
- La patente estadounidense US2002164474 (Buckley) describe una matriz de material flexible o espuma de polímero que incorpora material de cambio de fase previamente microencapsulado, que se adiciona durante la formación de la matriz. La matriz con el PCM incorporado se emplea en la elaboración de botas de campo, de nieve o de esquí, así como en guantes, bufandas o mantas para el tratamiento de la hipotermia o de la fiebre.- US Patent US2002164474 (Buckley) describes a matrix of flexible material or foam polymer that incorporates phase change material previously microencapsulated, which is added during matrix formation. The matrix with the PCM incorporated is used in the elaboration of field, snow or ski boots, as well as gloves, scarves or blankets for the treatment of hypothermia or fever.
- La patente española P9900354 explica cómo llevar a cabo la impregnación de una plantilla de calzado directamente con PCMs. La plantilla se sumerge en un baño de PCM líquido una o varias veces según el peso deseado, se prensa y se deja enfriar la plantilla a temperatura ambiente hasta la completa solidificación del PCM. Posteriormente, esta plantilla se recubre de una envoltura de dos películas plásticas termo-soldadas al vacío. Una de estas películas estará en contacto con la piel.- Spanish patent P9900354 explains how carry out the impregnation of a shoe insole directly with PCMs. The template is immersed in a PCM bath liquid once or several times according to the desired weight, is pressed and let the template cool to room temperature until complete PCM solidification. Subsequently, this template is covered with a wrap of two plastic films vacuum heat-welded One of these movies It will be in contact with the skin.
- La patente estadounidense US5499460 describe una plantilla de calzado que contiene microcápsulas con PCMs para proporcionar confort térmico. Las microcápsulas que contienen distintos PCMs se incorporan en un material polimérico de espuma flexible durante el espumado del polímero.- US Patent US5499460 describes a shoe insole that contains microcapsules with PCMs for provide thermal comfort. The microcapsules they contain different PCMs are incorporated in a polymeric foam material flexible during foaming of the polymer.
- La patente estadounidense US6892478 trata de una espuma con microcápsulas que contienen dos tipos de PCMs, que se aplica en distintas partes del calzado, como plantilla, laterales, lengüetas, etc., con el fin de proporcionar confort térmico al usuario.- US Patent US6892478 deals with a foam with microcapsules containing two types of PCMs, which are Applies to different parts of the footwear, such as insole, sides, tabs, etc., in order to provide thermal comfort to the Username.
El problema técnico consiste en desarrollar un procedimiento de elaboración de calzados termorreguladores a partir de microcápsulas que contienen materiales parafínicos, que sea sencillo, rápido de aplicar y que permita la elaboración selectiva de diferentes componentes de los calzados.The technical problem is to develop a procedure for preparing thermoregulatory footwear from of microcapsules containing paraffinic materials, whichever simple, quick to apply and allow selective processing of different components of footwear.
La invención resuelve el problema técnico mediante un procedimiento sencillo y rápido de elaboración de calzados (tales como botas, zapatos, etc.) que proporciona control de la temperatura interior del calzado y que brinda la posibilidad de conseguir confort térmico mediante la incorporación de componentes seleccionados de calzados en dichos calzados.The invention solves the technical problem by means of a simple and fast procedure of elaboration of footwear (such as boots, shoes, etc.) that provides control of the internal temperature of the footwear and that offers the possibility to achieve thermal comfort by incorporating selected components of footwear in said footwear.
Tal como se ha comentado anteriormente, el objeto principal de la invención es la incorporación de manera rápida de microcápsulas que contienen PCMs, preferentemente PCMs de tipo parafínico, a distintos componentes de calzados, tales como suela, plantilla, palmilla y forro, con el fin de proporcionar confort térmico al usuario.As previously mentioned, the main object of the invention is the incorporation so rapid microcapsules containing PCMs, preferably PCMs of paraffinic type, to different components of footwear, such as sole, insole, palm and lining, in order to provide thermal comfort to the user.
Las microcápsulas utilizadas pueden ser sintetizadas empleando tanto técnicas físicas como químicas y posteriormente se incorporan al componente del calzado empleando preferentemente adhesivos acuosos disponibles en el mercado para este tipo de industria.The microcapsules used can be synthesized using both physical and chemical techniques and subsequently incorporated into the footwear component using preferably commercially available aqueous adhesives for This type of industry.
La incorporación de las microcápsulas mejora las condiciones térmicas del calzado, permitiendo mantener la temperatura interior alrededor de los 32ºC, con independencia de las condiciones ambientales y de la época del año, aportando un gran confort a un usuario.The incorporation of the microcapsules improves the thermal conditions of the footwear, allowing to maintain the indoor temperature around 32ºC, regardless of environmental conditions and the time of year, providing a great Comfort to a user.
La presente invención se refiere a la incorporación de microcápsulas que contienen PCMs en diferentes componentes de calzados. Las microcápsulas se incorporan a los diferentes componentes siguiendo el procedimiento que se explica seguidamente:The present invention relates to the incorporation of microcapsules containing PCMs in different footwear components. The microcapsules are incorporated into the different components following the procedure explained next:
- Una vez seleccionado el componente de calzado, así como el material de cambio de fase adecuado y el contenido en dicho material de cambio de fase que van a tener las microcápsulas, se procede a incorporar dichas microcápsulas con material de cambio de fase a dicho componente de un calzado, de manera homogénea.- Once the footwear component is selected, as well as the appropriate phase change material and the content in said phase change material that the microcapsules will have, these microcapsules are incorporated with exchange material phase to said component of a shoe, in a homogeneous way.
- Para ello, es necesario distinguir entre componente de grosor considerable, como es el caso de palmilla, plantilla o suela o, por el contrario, el forro, que es un componente de espesor reducido en comparación con la suela, la palmilla o la plantilla. En el primer caso, las microcápsulas se reparten homogéneamente sobre el componente, por medio preferentemente de una rasqueta. La cantidad de microcápsulas que se aplica es función del grosor del componente de calzado y varía entre 0.1 y 30 gramos. En el segundo caso, las microcápsulas se mezclan previamente con un adhesivo, preferentemente un adhesivo acuoso.- For this, it is necessary to distinguish between component of considerable thickness, such as palmilla, insole or sole or, conversely, the lining, which is a reduced thickness component compared to the sole, the Palmilla or template. In the first case, the microcapsules are spread evenly over the component, by means preferably a scraper. The amount of microcapsules that are applies depending on the thickness of the footwear component and varies between 0.1 and 30 grams. In the second case, the microcapsules are mixed previously with an adhesive, preferably an aqueous adhesive.
- A continuación, se procede a pulverizar el adhesivo sobre el componente del calzado, por medio de una pistola aerostática. En el caso del forro, se pulveriza la mezcla del adhesivo y las microcápsulas. La pulverización se realiza preferentemente a presiones de entre 0.5 y 10 bar. Debido a que una presión reducida implica un menor gasto de adhesivo y una mejor distribución de las microcápsulas sobre el componente del calzado, se eligen de manera más preferente presiones de entre 0.5 y 2 bar.- Then proceed to spray the adhesive on the footwear component, by means of a gun aerostatics. In the case of the lining, the mixture of the Adhesive and microcapsules. Spraying is done preferably at pressures between 0.5 and 10 bar. Because one reduced pressure means lower adhesive expense and better distribution of the microcapsules on the footwear component, pressures between 0.5 and 2 are more preferably chosen Pub.
- Una vez que el componente contiene el adhesivo y las microcápsulas con PCMs, puede incorporarse al calzado siguiendo un procedimiento regular de construcción de calzado.- Once the component contains the adhesive and microcapsules with PCMs, can be incorporated into footwear following a regular procedure of shoe construction.
Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica de la misma, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:To complement the description that is being performing and in order to help a better understanding of the characteristics of the invention, according to an example preferred practical implementation of it, is accompanied as integral part of that description, a set of drawings where with an illustrative and non-limiting nature, what has been represented next:
Figura 1.- Muestra una gráfica que representa la temperatura [ºC] frente al tiempo [s] en la caracterización térmica de la palmilla de la primera realización. La línea superior representa la placa de aluminio, la línea inferior representa la palmilla tratada y la línea intermedia representa una palmilla sin tratar.Figure 1.- Shows a graph that represents the temperature [ºC] versus time [s] in thermal characterization of the palm of the first embodiment. Top line represents the aluminum plate, the bottom line represents the treated palm and the intermediate line represents a palm without try.
Figura 2.- Muestra una gráfica que representa la Temperatura [ºC] frente al tiempo [s] en la caracterización térmica de la palmilla de la segunda realización. La línea superior representa la placa de aluminio, la línea inferior representa la palmilla tratada y la línea intermedia representa una palmilla sin tratar.Figure 2.- Shows a graph that represents the Temperature [ºC] versus time [s] in thermal characterization of the palm of the second embodiment. Top line represents the aluminum plate, the bottom line represents the treated palm and the intermediate line represents a palm without try.
Figura 3.- Muestra una gráfica que representa el flujo de calor [W/g] frente a la temperatura [ºC] en la caracterización de la mezcla empleada en la tercera realización.Figure 3.- Shows a graph that represents the heat flux [W / g] versus temperature [ºC] in the characterization of the mixture used in the third embodiment.
Figura 4.- Muestra una gráfica que representa el flujo de calor [W/g] frente a la temperatura [ºC] en la caracterización de la mezcla empleada en la cuarta realización.Figure 4.- Shows a graph that represents the heat flux [W / g] versus temperature [ºC] in the characterization of the mixture used in the fourth embodiment.
Primera realizaciónFirst realization
En la primera realización se describe la incorporación de microcápsulas con material de cambio de fase a una palmilla. Para ello se emplean 12.6 gramos de microcápsulas de contenido en PCMs del 16%, 33.85 gramos de un adhesivo acuoso comercial y una palmilla de 26.11 gramos.In the first embodiment the incorporation of microcapsules with phase change material at a palm. For this, 12.6 grams of microcapsules of 16% PCM content, 33.85 grams of an aqueous adhesive commercial and a palm of 26.11 grams.
En primer lugar, se distribuye sobre la palmilla de manera homogénea la cantidad indicada de microcápsulas. A continuación se pulveriza el adhesivo acuoso y se incorpora la palmilla al calzado.First, it is distributed on the palm homogeneously the indicated amount of microcapsules. TO the aqueous adhesive is then sprayed and the palm to footwear.
Se realizó una caracterización térmica, por medio de un equipo diseñado para tal fin, de palmillas tratadas según el método descrito. El procedimiento de caracterización consistió en ubicar la palmilla sobre una placa plana de aluminio, la cual se somete a un cambio en escalón de temperatura desde 18ºC hasta 40ºC utilizando para ello un fluido calefactor. La temperatura de la placa y la temperatura sobre la palmilla se registran de manera periódica. Los resultados se muestran en la figura 1, donde la línea superior se corresponde con la temperatura de la placa, la línea central se corresponde con el comportamiento de una palmilla sin tratar con microcápsulas y la línea inferior se corresponde con una palmilla tratada según la invención.A thermal characterization was performed, by means of a team designed for this purpose, of treated palm according to the described method. The characterization procedure it consisted of placing the palm on a flat aluminum plate, which undergoes a change in temperature step from 18 ° C up to 40 ° C using a heating fluid. Temperature of the plate and the temperature on the palm are recorded of periodic way. The results are shown in Figure 1, where the upper line corresponds to the plate temperature, the center line corresponds to the behavior of a palm untreated with microcapsules and the bottom line corresponds to a palm treated according to the invention.
Puede comprobarse en la figura 1 cómo la palmilla tratada según la invención amortigua el cambio de temperatura debido a la presencia de las microcápsulas en la misma y a la disminución de la conductividad térmica.It can be seen in figure 1 how the palm treated according to the invention dampens the change of temperature due to the presence of the microcapsules in it and to the decrease in thermal conductivity.
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Segunda realizaciónSecond realization
La segunda realización describe la incorporación de microcápsulas con material de cambio de fase a una segunda palmilla. Para ello se emplean 4 gramos de microcápsulas, 35.67 gramos de un adhesivo acuoso comercial y una palmilla de 28.52 gramos.The second embodiment describes the incorporation of microcapsules with phase change material to a second palm. For this, 4 grams of microcapsules are used, 35.67 grams of a commercial aqueous adhesive and a 28.52 palm grams
El procedimiento operativo y la caracterización térmica sucedieron según se ha explicado para la primera realización y los resultados se muestran en la figura 2, según el mismo criterio de interpretación para las líneas superior, inferior y central.The operating procedure and characterization thermal happened as explained for the first embodiment and the results are shown in figure 2, according to the same criteria of interpretation for the upper, lower and central lines.
Al igual que en la primera realización, se observa el amortiguamiento térmico de la palmilla tratada, debido a la disminución de la conductividad térmica por la presencia de la microcápsulas de PCMs.As in the first embodiment, it observe the thermal damping of the treated palm, due to the decrease in thermal conductivity due to the presence of PCM microcapsules.
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Tercera realizaciónThird realization
La tercera realización describe la incorporación de microcápsulas con material de cambio de fase a un forro. Para ello se emplean 2.24 gramos de microcápsulas, 12.26 gramos de un adhesivo acuoso comercial y un forro.The third embodiment describes the incorporation of microcapsules with phase change material to a liner. For this is used 2.24 grams of microcapsules, 12.26 grams of a Commercial aqueous adhesive and a liner.
En primer lugar se mezclan las cantidades adecuadas, según se ha indicado, de adhesivo y microcápsulas y a continuación se aplica la mezcla sobre el forro por medio de una pistola aerostática. Finalmente, se adhiere el forro a un calzado.First the quantities are mixed suitable, as indicated, of adhesive and microcapsules and to the mixture is then applied to the lining by means of a hot air gun Finally, the liner adheres to a footwear.
La caracterización térmica de la mezcla se llevó a cabo con un equipo de calorimetría diferencial de barrido, DSC. El resultado se aprecia en la figura 3, de la que se obtiene que el calor latente de la mezcla es de 21 J/g.The thermal characterization of the mixture was carried carried out with a differential scanning calorimetry device, DSC. He result can be seen in figure 3, from which it is obtained that the latent heat of the mixture is 21 J / g.
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Cuarta realizaciónQuarter realization
La cuarta realización describe la incorporación de microcápsulas con material de cambio de fase a un segundo forro. Para ello se emplean 0.3 gramos de microcápsulas, 1.7 gramos de un adhesivo acuoso comercial y un forro.The fourth embodiment describes the incorporation of microcapsules with phase change material to a second liner. For this, 0.3 grams of microcapsules, 1.7 grams of a Commercial aqueous adhesive and a liner.
El procedimiento operativo y la caracterización de la mezcla empleada son análogos a lo descrito para la tercera realización. El resultado se aprecia en la figura 4, de la que se obtiene un valor para el calor latente de fusión de la mezcla de 21 J/g.The operating procedure and characterization of the mixture used are analogous to that described for the third realization. The result can be seen in Figure 4, of which obtains a value for the latent heat of fusion of the mixture of 21 J / g
Claims (7)
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