PIMECO

PROGETTO INTEGRATO MODA PER

PRODOTTI ECOCOMPATIBILI

Regione Toscana POR CReO 2007 - 2013

LINEA DI INTERVENTO 1.5.a - 1.6

BANDO UNICO R&S ANNO 2012

SCOPO PROGETTO

• IL PROGETTO prevede di ricercare manufatti ad

alto contenuto tecnologico e a basso impatto

ambientale che scaturiscono dalla combinazione

di esperienze e tecnologie maturate nei diversi

settori della moda.

Questo è reso possibile creando una corrispondenza trasversale

della filiera moda (tessile – conciario – calzaturiera – arredamento)

• Questa idea progettuale di fatto scaturisce

dall’iniziativa con cui la Regione Toscana, prima

attraverso le piattaforme tecnologiche e poi con

la creazione dei poli di innovazione, ha favorito il

dialogo e la collaborazione fra i diversi attori

dell’innovazione, spingendoli verso il dialogo ed

una maggiore interazione e sinergia.

SCOPO PROGETTO

PROGETTO PIMECO

CONCERIA GOLF PH S.R.L.

OBIETTIVI DEL PROGETTO

• Studio e sviluppo di una suola antiscivolo

• Studio e sviluppo di pellami con caratteristiche di

antistaticità, idrorepellenza e resistenza allo sporco

• Studio e sviluppo di tessuti attraverso trattamenti usati nel

settore conciario

• Studio e sviluppo di una linea guida per la

progettazione della calzatura orientata al comfort

termofisiologico

CASO STUDIO: IL COMFORT

TERMOFISIOLOGICO NELLA CALZATURA

• Il comfort termofisiologico è legato direttamente alle

prestazioni dei materiali in termini di isolamento dal

freddo, protezione dal caldo e traspirabilità(prestazioni richieste esplicitamente dalle aziende calzaturiere partner del

presente progetto)

Difficile l’introduzione di tali

prestazioni su calzature di tipo

civile

Uno dei fattori chiave per il difficile trasporto da questi settori a quello civile sta nel

tipo di materiali usati che di fatto troppo spesso non sono in grado di garantire il

fattore estetico che una calzatura di tipo civile richiede.

Funzionalità presenti nei settori

sportivo e antiinfortunistico

1) Lo studio dei fenomeni di scambio termico piede-

calzatura-ambiente tenendo conto delle grandezze che

lo influenzano, a partire dal tipo attività fisica svolta fino

ad arrivare alle caratteristiche dei materiali impiegati.

• Lo scopo di tale studio è giungere ad un bilancio termofisiologico con il

quale poter preventivare il grado di comfort a partire da un insieme di

dati preliminari.

2) L’investigazione di materiali innovativi tramite analisi

di comfort impiegate nel settore abbigliamento da NTT

CASO STUDIO: IL COMFORT

TERMOFISIOLOGICO NELLA

CALZATURA: i 2 approcci

L’obiettivo è l’integrazione dei 2 approcci per ottenere un metodo quanto

più possibile predittivo e una validazione più robusta dei risultati

Da sensazioni soggettive

a riscontri oggettivi

Un modello per predire il comfort

Studio e valutazione del comfort

termofisiologico mediante analisi Skin-Model

sweating guarded hot plate

Lo Skin Model simula i trasferimenti di

calore e di umidità dalla superficie del

corpo attraverso i vestiti all’ambiente

È stato progettato per la misurazione

della Resistenza termica (Rct) e della

Resistenza evaporativa (Ret) dei tessuti

(parametri direttamente correlati alle

caratteristiche del comfort

dell’abbigliamento).

(metodo della piastra sudante munita di guardie)

UNI EN 31092:1996

ISO 11092:1993

Studio e valutazione del comfort

termofisiologico

• La norma di riferimento è la UNI EN 31092 : 1996 -

“Determinazione delle proprietà fisiologiche. Misurazione della

resistenza termica ed al vapor d’acqua in condizioni stazionarie

(prova della piastra calda traspirante)”, che descrive un metodo di

prova per determinare sia la resistenza termica (RCT), sia la

resistenza al vapor acqueo (RET) relative a prodotti tessili

simulando i trasferimenti di calore e di massa che si producono in

vicinanza della pelle umana.

Approccio alla ricerca : NTT

Il comfort della calzatura sarà dato dai contributi di

tutte le parti che la costituiscono, come ad esempio

tomaia e soletta.

• Per prima cosa NTT ha caratterizzato una serie di feltri

commerciali a diversi spessori, materiali che per la loro

natura hanno buone caratteristiche di comfort

termofisiologico, con lo scopo di valutare la possibilità di

impiego di questi materiali per la realizzazione di

fodere/inserti per calzature ad alto comfort.

Feltri commerciali

Buoni valori di resistenza termica

Buoni valori di resistenza evaporativa

Conseguentemente buoni valori di Imt

IMT = (RCT/RET)*K

Feltri innovativi

• Studio di comfort termofisiologico su una serie di altri

materiali (anche questi feltri di non tessuto) che per

caratteristiche tecniche sembrerebbero molto adatti a

possibili applicazioni nel settore calzaturiero come

materiali innovativi per la produzione inserti ad alte

performance a livello di comfort sia termofisiologico che

meccanico.

Campione Spessore peso metro quadro Rct

mm g/m2 m2K/W

ET2100-0 4,1 169 0,1596

ET2100-1 3,8 168 0,1599

ET2100-3 3,1 189 0,1022

ET2100-5 4,3 197 0,1594

ET1100-7 6,6 387 0,1771

11B 3,04 192 0,0819

Ret

m2Pa/W

32

-

-

-

-

-

Caratteristiche:

• Spessore confrontabile con quello preso in esame precedentemente

• Materiale molto più leggero

• Maggior isolamento termico

• Poca traspirabilità

Questi materiali potrebbero essere particolarmente adatti a calzature invernali

in quanto sono caratterizzati da una elevata resistenza termica

Dettaglio materiale

• L’aria è uno dei migliori isolanti termici, che nei materiali

traspiranti è soggetta a moti convettivi e quindi ad essere

sostituita da aria fredda. Le attuali tecnologie permettono di

ridurre tale effetto quindi migliorare l’isolamento termico

utilizzando microfibre che creano un fitto reticolo in modo da

rallentare il trasferimento dell’aria all’esterno.

• Unendo alle microfibre delle microsfere internamente

vuote si ottiene un materiale molto interessante

• L’aria contenuta nelle microsfere non può uscire dal

materiale e quindi produce un effetto thermos che

innalza il potere di termoisolamento.

Feltri innovativi : Il trasporto di acqua

3,8 mm di spessore

LATO INTERNO CALZATURA

LATO ESTERNO OVATTA INNOVATIVA

TOMAIA TRASPIRANTE Tempo: 3-5 secondi

Modifica necessaria:

Ottimizzazione dell’applicazione delle colle in determinati punti

strategici in modo da mantenere tutte le performance comuni

ma lasciare possibilità al vapore di uscire dalla calzatura

Valori di resistenza evaporativa non buoni ma…

• l’altissima traspirabilità

• riduce irritazione e infiammazione della pelle;

• permette una piacevole sensazione di freschezza;

• offre comfort e benessere a chi lo indossa;

• assicura una perfetta lavabilità;

• mantiene le sue caratteristiche intrinseche a lungo nel tempo.

Dopo aver effettuato lo studio sul comportamento di alcuni feltri, commerciali e di

ultima generazione, NTT ha concentrato l’attenzione sulla natura dei materiali,

proponendo tessuti innovativi e dalle caratteristiche particolari, sui quali sono state

eseguite le analisi con Skin Model. Uno dei due tessuti proposti è un tessuto a base

di PTFE (politetrafluoroetilene).

Tessuto a base di PTFE

Risultati

Elevata conducibilità termica che permette loro di disperdere molto

velocemente il calore, ciò favorisce la regolazione della temperatura corporea.

Elevatissima traspirabilità che permette loro di facilitare la rimozione del

sudore prodotto dal corpo, mantenendolo sempre asciutto e, dunque, in

condizioni di comfort.

Ottima soluzione per situazioni di utilizzo in climi estremamente caldi

Problemi legati al costo, difficile pensare ad una applicazione per un uso civile.

Molto più adatta per utilizzi speciali

• I materiali intelligenti in grado di rispondere a stimoli

esterni sono sempre più spesso applicati nella

fabbricazione di prodotti tessili innovativi.

• Gli oggetti realizzati con un tessuto intelligente le cui

proprietà funzionali sono quelle di regolarsi in base ai

cambiamenti dell'ambiente esterno possono fornire

una protezione superiore all’utilizzatore in condizioni

ambientali estreme.

18

Ultimo caso studio

materiali a cambiamento di fase

Come lavorano i Phase Change

Materials (PCM)

• I PCM sono in grado di immagazzinare grandi quantità di

calore con solo una piccola oscillazione di temperatura rispetto

ad un sistema di accumulo di calore sensibile.

• Il PCM (da solido a liquido e viceversa) è utilizzato come

materiale di accumulo di calore latente per la produzione dei

tessuti termoregolanti.

• Durante il processo di completa fusione e cristallizzazione, la

temperatura del PCM così come la zona circostante rimane

quasi costante.

19

PCM• da solido a liquido:

assorbe calore ;

• da liquido a solido:

rilascia calore.

20

Durante il processo di cambiamento di fase solido-liquido, il PCM assorbe grandi

quantità di calore latente dalla zona circostante, durante il cambiamento di fase inverso

(liquido a solido), il PCM rilascia calore alla zona circostante. Pertanto, i PCM sono in

grado di convertire ripetutamente tra fasi viceversa solido-liquido e di utilizzare il loro

calore latente di fusione / cristallizzazione di assorbire, immagazzinare e rilascio di

calore durante questi cicli di conversione di fase

21

• PCM:

• da solido a liquido:

assorbe calore;

• da liquido a solido:

rilascia calore.

Cambiamento di

fase:

assorbimento o

rilascio di energia

senza un

cambiamento di

temperatura

Cambiamento di fase: buffer di energia

liquid

o

solido

gas

Effetto pratico del buffer di energia

22

Svantaggi dei PCM

• Uno dei principali svantaggi dell'uso di materiali di

accumulo di calore latente è la vita utile del sistema di

contenimento del PCM e il numero di cicli che può

sopportare prima della degradazione delle sue proprietà

funzionali.

23

PCM nel progetto PIMECO

• Utilizzando una termocamera siamo riusciti a confrontare

l’andamento termico della struttura tessile prima e dopo

l’aggiunta di PCM.

• La termocamera è un utile strumento che permette di

ottenere immagini nel campo dell'infrarosso.

• Dal confronto dei campioni riportato in figura si può

facilmente notare che l’inserimento dei PCM nella

struttura favorisce la trattenuta di calore che si può

associare ad un miglior confort fisiologico.

IMMAGINI : Materiali e prototipi

OVATTA INNOVATIVA

PROTOTIPI

Altre attività• SUOLA ANTISCIVOLO:

NTT ha ipotizzato una serie di trattamenti chimici e fisico/meccanici che si sono

ritenuti idonei ad aumentare significativamente la caratteristica “grip al suolo”. A tale

proposito ha ideato e progettato un sistema di valutazione e monitoraggio

strumentale di tale caratteristica.

L’attrezzatura che è stata realizzata è stata integrata in un dinamometro.

Tale attrezzatura permette di effettuare delle misure su superfici diverse e carichi

prestabiliti, in modo tale da poter registrare il coefficiente di attrito del cuoio a diversi

carichi e su diverse possibili superfici di appoggio.

La sperimentazione è stata eseguita in particolare su una mattonella presa come

riferimento e con un carico pari a 0,3 Pa.

Altre attività• SUOLA ANTISCIVOLO

• Sulla base di ricerche e sperimentazioni sullo sviluppo di nuovi materiali, precedentemente

svolte da NTT in altri settori si sono ipotizzati una serie di trattamenti, fisico-meccanici o

chimici che in linea preliminare avrebbero potuto aumentare la performance di grip del cuoio.

Trattamenti Fisico-Meccanici su suola in cuoio

Strutturazione della superficie mediante

• Microfori

• Microrugosità

Trattamenti di Spazzolatura

Trattamenti per impregnazione di prodotti Chimici sulla superficie della suola in cuoio

• Trattamento con materiale silicato

• Nanostrutturazione di superfici (Trattamento con resina acrilica con dispersione di Carburo di

Silicio)

• Trattamento con soluzione saccaridica “A”

• Trattamento con soluzione saccaridica “Z”

• Trattamento con resina poliuretanica contenente cariche di fibre di vetro

*dall’analisi dettagliata

della registrazione della

prova si è notato un

andamento

particolarmente strano

della misura quindi

questi dati dovranno

essere riconfermati

tramite altre prove nel

prossimo periodo.

Risultati

Per quanto riguarda i campioni tal quali o i campioni che hanno subito un

trattamento meccanico (1,2,3,4) si nota un aumento dell’attrito dinamico nella

condizione di campione bagnato.

Per quanto riguarda la serie di trattamenti chimici testati si verificano due

condizioni: laddove il finissaggio chimico applicato è un finissaggio solubile in

acqua (5,6,7,8) si ha una diminuzione del coefficiente di attrito dinamico nel

campione bagnato, dovuto appunto alla solubilizzazione del composto chimico

applicato.

Il campione 9 invece non ha un trattamento che si solubilizza quindi il suo

bagnato aumenta (come prevedibile) il suo attrito.

Applicazione resine

Le prove con le resine sono state condotte in un primo momento creando un vero

e proprio film polimerico sulla superficie del cuoio. Una volta selezionati i

trattamenti più efficaci nell’aumento del grip verrà sviluppata la seconda parte di

questa attività di ricerca:

la resina dovrà essere inglobata in appositi microfori o microincisioni e dove

necessario verrà studiata la metodologia di crosslinking di tale formulazione

chimica.

In questo modo non si avrà uno strato continuo di materiale polimerico che ricopre

la suola della scarpa ma l’aumento del grip sarà dato dalla presenza di polimero

solo in particolari zone, con geometria studiata e ottimizzata.

Fine