FI88412C - Fiber som selektivt absorberar solvaerme - Google Patents

Description

1 88412

Auringon lämpöä selektiivisesti absorboiva kuitu Tämä keksintö koskee kuitua, joka absorboi selektiivisesti ja tehokkaasti auringonlämpöä lämpösäteilyhä-5 viön ollessa hyvin pieni ja joka on käyttökelpoinen vaatteisiin, kuten urheilu- ja vapaa-ajan vaatteisiin, tai sisätiloissa käytettäviin tuotteisiin, kuten verhoihin tms, tai ulkona käytettäviin vapaa-ajan tuotteisiin, kuten telttoihin tms.

10 Urheilu- tai vapaa-ajan vaatteille, kuten hiih to-, luistelu-, vuorikiipeily-, kalastus- tms asuille, tai ulkona käytettäville tuotteille, kuten teltoille tms, tai sisätiloissa käytettäville tuotteille kuten verhoille tms tehdään erilaisia käsittelyjä tarkoituksena tehdä ne läm-15 pöä eristäviksi tai lämpimänä pitäviksi, ja eräänä tällaisena käsittelynä on käsittely tuotteen tekemiseksi auringon lämpöä tehokkaasti absorboivaksi ja valonsäteiden heijastumisen estämiseksi.

Tehokkaana menetelmänä tällaisen käsittelyn tekemi-20 seksi on tähän asti ollut menetelmä, jossa muodostetaan metallia, dielektristä materiaalia, puolijohdemateriaalia tms sisältävä monikerroskalvo kuidusta koostuvan kankaan pinnalle.

Edellä mainitulla tavanomaisella menetelmällä teh- 25 tävä kalvonmuodostus toteutetaan sekoittamalla materiaalista, josta tulee auringonvaloa absorboiva materiaali, valmistettua hienojakoista jauhetta yhdisteeseen, esimerkiksi polyuretaaniin, polyakrylaattiin tai muuhun sopivaan hartsipohjaiseen sideaineeseen, dispergoimalla seos tasai-30 seksi ja levittämällä dispergoitu seos peruskuitumateriaa-lin pinnalle päällystys- tai painomenetelmällä.

: Monikerroskalvon muodostaminen tekee kuitenkin me- netelmästä monimutkaisen, sillä päällystys- tai painotoi-menpiteet täytyy toistaa, ja lisäksi muodostetun kalvon ja .35 peruskuitumateriaalin pinnan välisen sitoutumisen suhteen 2 38412 on olemassa sellainen ongelma, että päällyste kuoriutuu osista, joissa tapahtuu tiheästi toistuvaa venymistä ja kokoonpuristumista.

Tämän keksinnön eräänä päämääränä on poistaa tavan-5 omaiset tekniset ongelmat tekemällä itse kuitu, josta tulee vaatteiden raaka-aine, auringon lämpöä tehokkaasti ja selektiivisesti absorboivaksi.

Keksintö koskee auringon lämpöä selektivisesti ab-sorvoivaa kuitua, jolle on tunnusomaista, että se on valio mistettu sulakehräämällä vaivattua koostumusta, joka sisältää siirtymämetallin Zr, Ti tai Hf karbidijauhetta ja termoplastista, synteettistä, lineaarista polymeeriä, jolloin 1-10 paino-% karbidijauhetta on sekoitettu termoplastiseen, synteettiseen, lineaariseen polymeeriin.

15 Auringon säteilyspektrin huippu on aallonpituuden 0,5 pm lähellä, ja yli 95 % kokonaisenergiasta esiintyy aallonpituusalueella 0,3 - 2,0 pm. Tästä syystä auringon lämpöä selektiivisesti absorboimaan kykenevä materiaali tulee absorboida voimakkaasti aallonpituusalueella 0,3 -20 2,0 pm ja emittoida vain vähän lämpösäteilyä IR-alueella yli 2,0 pm.

Alkuaineiden jaksollisen järjestelmän IV ryhmään kuuluvien siirtymämetallien karbidit, joita käytetään tämän keksinnön yhteydessä, TiC, ZrC ja HfC, täyttävät edel-- 25 lä mainitun vaatimuksen, mutta näistä materiaaleista

ZrC:11a on paras ja selektiivisin absorptiokyky, niin että on tehokasta käyttää ZrC:a.

Karbidia, TiC:a, ZrC:a tai HfC:a, käytetään yksinään jauhemaisessa muodossa tai seosjauheena, jolloin käy-30 tettävään karbidiin lisätään alumiinia. Jauhe on edullisesti mahdollisimman hienoa, ja on toivottavaa käyttää hienojakoista jauhetta, jossa hiukkasläpimitta on alle 15 pm. Karbidin ja alumiinin välinen sekoitussuhde on 1:0,3 - 1:1,0.

.35 Termoplastinen synteettinen lineaarinen polymeeri on akryylipolymeeri tai polyamidi, kuten nailon 6, nailon 3 88412 66, nailon 610, nailon 11, nailon 12 tms, polyesteri, kuten polyeteenitereftalaatti, polybuteenitereftalaatti, tai polyolefiini, kuten polyeteeni, polypropeeni tms, mutta on tehokasta käyttää erityisesti polyamidia, kuten nailon 5 6:tta tai nailon 66:tta, tai polyesteriä, kuten polyetee-nitereftalaattia.

TiC-, ZrC- tai HfC-jauhetta ja termoplastista, synteettistä, lineaarista polymeeriä sisältävä vaivattu koostumus tai karbidi- ja alumiinijauheiden seosta ja termo-10 plastista synteettistä lineaarista polymeeriä, sisältävä vaivattu koostumus voidaan valmistaa tavanomaisin menetelmin, joissa lisätään ja sekoitetaan jauhe sulassa tilassa olevaan polymeeriin. Tässä tapauksessa karbidijauheen tai karbidi- ja alumiinijauheiden seoksen lisäyssuhde polymee-15 rikomponentin suhteen on mielellään 1-10 paino-%. Kun tämä lisäyssuhde on alle 1,0 paino-%, kykyä absorboida auringon lämpöä ei saada riittäväksi, ja kun suhde ylittää arvon 10 paino-%, polymeerin juoksevuus heikentyy, kehräy-tyvyys tulee heikoksi, ja lujuus huonontuu samalla.

20 Vaivattu koostumus sulatetaan ja kehrätään tavan omaisella menetelmällä, tai vaivattu koostumus ja termoplastinen synteettinen lineaarinen polymeeri, kuten polyamidi, polyesteri tms, sulatetaan ja niille tehdään yh-distelmäkehräys. Sulakehräysmenetelmässä voidaan käyttää 25 tavanomaista ruuvityyppistä tai painesulatustyyppistä suu-lakepuristuskehräyslaitetta, mutta yhdistelmäkehräyksen ollessa kyseessä, rakenteesta tehdään sellainen, että auringon lämpöä absorboivaa komponenttia sisältävästä vaivatusta koostumuksesta tulee ydin ja termoplastinen syn-30 teettinen lineaarinen polymeeri muodostaa vaipan.

Edellä kuvatulla tavalla kehrätystä filamentista tehdään haluttuun tarkoitukseen sopivia tuotteita fila-mentin tai sen ja muiden kuitujen seoksen neulomisen tai kutomisen jälkeen. Muihin kuituihin sekoittamisen ollessa ____-35 kyseessä voidaan käyttää mitä tahansa menetelmiä, kuten kuitujen sekoittamista, lankojen yhdistämistä, yhteen 4 38412 kiertämistä tai erilaisten lankojen kutomista tai neulomista yhteen.

Karbidikomponentilla, kuten TiCilla, ZrC:lla tai HfCtlla tai karbidi-Al-seoskomponentilla on kyky absor-5 boida valoa, jonka energia on suurempi kuin noin 0,6 V, ja heijastaa valoa, jonka energia on pienempi kuin mainitun suurempienergiaisen valon, ja nämä ominaisuudet saavat aikaan tehokkaasti aallonpituusalueella 0,3 - 2,0 pm olevan aurinkoenergian selektiivisen absorption. Niinpä edel-10 lä mainittua auringon lämpöä erinomaisesti absorboivaa komponenttia sisältävästä kuidusta saadaan kutomalla tai neulomalla kangasta, joka tehokkaasti absorboi aurinkoenergiaa kokonaisuudessaan ja estää säteilyhäviöt.

Piirustuksissa: 15 Kuviot 1 ja 2 esittävät suoritusmuotojen (1) ja (2) mukaisten kankaiden lämpökuvioita.

(1) 2 paino-% ZrC-jauhetta, jossa hiukkasläpimitta oli alle 10 pm, sekoitettiin sulatettuun nailon 6:een, ja seosta vaivattiin riittävästi tasaisen dispergoitumisen 20 aikaansaamiseksi, jolloin saatiin vaivattu koostumus. Tästä vaivatusta koostumuksesta valmistettiin filamentti, jonka denieriluku oli 70, ruuvityyppisellä sulakehräys-koneella. Kehräysvaiheessa ei esiintynyt ongelmia, kuten langan katkeamista tms, ja langanvalmistusominaisuudet : 25 olivat erinomaiset.

Edellä mainittua auringon lämpöä selektiivisesti absorboivaa kuitua käytettiin lankana, josta kudottiin tavanomaista taftikangasta. Lämpimänä pitämis- eli lämmön-eristysominaisuudet mitattiin edellä mainitulla menetel-30 mällä valmistetusta kankaasta ja nailonkankaasta (vertai-lunäyte), joka ei absorboi auringon lämpöä. Tulokset esitetään taulukossa 1. Mitatuista ominaisuuksista energiankulutus ja lämmönjohtavuus mitattiin käyttämällä Thermola-bo-testauskonetta ja kosteudenläpäisevyys käyttämällä .35 standardin JIS L-1099 mukaista kuppimenetelmää.

5 38412

Taulukko I

Näyte/ominaisuudet Energian Lämmön- Kosteuden kulutus johtavuus läpäisevyys 5 (W/m3C) (W/m°C) (g/m3-h)

Kangasnäyte 379 0,0550 331

Vertailumateriaali 375 0,0518 429 10 Kangasnäytettä ja vertailumateriaalia myös valo tettiin 500 W:n valokuvauslampulla 1,5 m:n etäisyydeltä, ja kankaan pinnan lämpöjakautumaa valokuvattiin lämpökame-ralla noin 3 min:n ajan. Kuva 1 esittää lämpökuviota; kuvassa 1 φ on kangasnäyte ja (2) vertailumateriaali.

15 Lämpimänäpitämisominaisuusmittausten tuloksista ja lämpökuviosta havaitaan, että kangasnäytteellä, joka on kudottu käyttämällä tämän keksinnön mukaista auringon lämpöä selektiivisesti absorboivaa kuitua, on suurempi lämmön johtavuus ja erinomainen lämmönabsorbointikyky verrat- 20 tuna vertailumateriaaliin.

(2) Jauheseos valmistettiin sekoittamalla 3 osaa alumiinijauhetta, jossa hiukkasläpimitta oli alle 1 pm, 5 osaan ZrC-jauhetta, jossa hiukkasläpimitta oli alle 3 pm, ja sekoitettiin sitten 5 paino-% tätä jauheseosta nailon 25 6:een, sulatettiin seos, vaivattiin ne kaksiakselisella suulakepuristimella ja suulakepuristettiin veteen, jolloin muodostui pellettejä. Yhdistelmätilamentti valmistettiin pellettimuodossa olevasta vaivatusta koostumuksesta ja nailon 66:sta käyttämällä normaalia yhdistelmäkehräysmene- • < · 30 telmää siten, että vaivattu koostumus oli ytimenä ja nailon 66 vaippana.

Tuloksena olevasta auringon lämpöä selektiivisesti absorboivasta filamentista kudottiin tavanomainen tafti-kangas samalla tavalla kuin suoritusmuodossa (1).

.35 Vertailumateriaalina käytettiin kangasnäytettä, joka kudottiin pelkästä nailon 6:sta, ja kuvassa 2 esitet- 6 88412 ty lämpöjakautumakuvio mitattiin lämpökameralla samalla tavalla kuin suoritusmuodossa (1). Kuvassa 2 φ esittää tämän keksinnön mukaisesta kuidusta valmistetun kangas-näytteen ja (2) vertailumateriaalin lämpökuviota.

5 Esillä olevan keksinnön mukaan materiaali, joka selektiivisesti ja tehokkaasti absorboi auringon lämpöä ja joka on lämpöä vähän säteilevää, dispergoituu tasaisesti tekstiilikudokseen, niin että vaatteessa, joka on valmistettu tämän keksinnön mukaisesta kuidusta, ei esiinny sello laisia ilmiöitä kuin kuoriutumista, jota tapahtuu tavanomaisen menetelmän yhteydessä, ja tällaisen vaatteen kyky absorboida auringon lämpöä selektiivisesti säilyy pysyvästi. Niinpä tällaiset vaatteet ovat ominaisuuksiltaan erinomaisia urheilu- ja vapaa-ajan vaatteina, joilta vaaditaan 15 lämpimänäpitämisominalsuuksia, ja kankaat ovat erinomaisia sisätiloissa käytettäviin tuotteisiin, kuten verhoihin tms, ja ulkona käytettäviin vapaa-ajan tuotteisiin, kuten telttoihin tms.

Claims (7)

7 88412

1. Auringon lämpöä selektiivisesti absorboiva kui-, tu, tunnettu siitä, että se on valmistettu sula- 5 kehräämällä vaivattua koostumusta, joka sisältää siirtymä-metallin Zr, Ti tai Hf karbidijauhetta ja termoplastista, synteettistä, lineaarista polymeeriä, jolloin 1-10 pai-no-% karbidijauhetta on sekoitettu termoplastiseen, synteettiseen, lineaariseen polymeeriin.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kuitu, tun nettu siitä, että alumiinijauhetta on lisätty karbidi jauheeseen, jolloin karbidijauheen ja alumiinijauheen välinen sekoitussuhde on 1:0,3 - 1,0 ja 1 - 10 paino-% karbidin ja alumiinin jauheseosta on sekoitettu termoplas-15 tiseen, synteettiseen, lineaariseen polymeeriin.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen kuitu, tunnettu sitä, että karbidi on ZrC.

4. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen kuitu, tunnettu siitä, että termoplastinen, synteettinen, 20 lineaarinen polymeeri on polyamidi tai polyesteri.

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kuitu, tunnettu siitä, että se on saatu sulakehräämällä A) vaivattua koostumusta, joka sisältää (a) siirtymämetallin, Zr, Ti tai Hf karbidi jauhetta ·· 25 ja termoplastista, synteettistä, lineaarista polymeeriä, jolloin 1-10 paino-% karbidijauhetta on sekoitettu termoplastiseen, synteettiseen, lineaariseen polymeeriin, tai * *·· (b) siirtymämetallin Zr, Ti tai Hf karbidijauheen ja alumiinijauheen seosta ja termoplastista, synteettistä, 30 lineaarista polymeeriä, Jolloin karbidi jauheen ja alumiini jauheen välinen sekoitussuhde on 1:0,3 - 1,0 ja 1 - 10 . . paino-% Jauheseosta on sekoitettu termoplastiseen, syntet- tiseen, lineaariseen polymeeriin, ja B) termoplastista, synteettistä, lineaarista poly-·:·: 35 meeriä, jolloin muodostetaan ydin-kuorirakenne, jossa ydin muodostuu vaivatusta koostumuksesta ja kuori muodostuu 8 88412 termoplastisesta, synteettisestä, lineaarisesta polymeeristä.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen kuitu, tunnettu siitä, että karbidi on ZrC.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen kuitu, tun nettu siitä, että termoplastinen, synteettinen, lineaarinen polymeeri on polyamidi tai polyesteri. 9 88412