NO174009B - Fiber som selektivt absorberer solvarme - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører fibermaterialer som har slike egenskaper som effektiv selektiv absorpsjon av solenergi med et minimalt tap av varmestråling og som er nyttige for bekledningsgjenstander, såsom sports- og fritidsbekledning eller interiørvarer som gardiner o.l. og utendørs fritidsgjenstander, såsom telt o.l.

En rekke materialer anvendes innen bekledning for sport eller fritid som ski-, skøyte-, fjellklatrings-, fiske- o.l. bekledning, eller utendørs gjenstander såsom et telt o.l., interiørartikler som gardiner e.l., med tanke på å tilveie-bringe termisk isolasjon eller holde på varmen, et av disse materialene er et materiale som sikter mot å absorbere solvarmen effektivt og å forhindre refleksjon av lysstrålene.

Et formål med foreliggende oppfinnelse er å eliminere de konvensjonelle tekniske problemene ved at de selektive solvarme-absorpsjonsegenskapene med høy virkningsgrad tilveiebringes i den fiberen som utgjør råmaterialet for bekledningsgjenstander.

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer følgelig en fiber som selektivt aborberer solvarme, kjennetegnet ved at den er fremstilt ved smeltespinning en knadd blanding som inneholder : et karbidpulver valgt fra TiC og ZrC eller et blandet pulver av karbidpulveret og aluminiumpulver, og en termoplastisk, syntetisk, lineær polymer, idet pulveret utgjør 1-10 vekt-#, beregnet på polymerkomponenten.

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer videre en fiber som selektivt absorberer solvarme, kjennetegnet ved at den er fremstilt ved smeltespinning av

(A) en knadd blanding som inneholder

et karbidpulver valgt fra TiC eller ZrC, eller et blandet

pulver av karbidpulveret og aluminiumpulver, og

en termoplastisk, syntetisk, lineær polymer, idet pulveret

utgjør 1-10 vekt-#, beregnet på polymerkomponenten, og

(B) en annen termoplastisk, syntetisk, lineær polymer, hvorved det er dannet en kjerne— og skallstruktur der

kjernen utgjøres av den knadde blandingen og skallet av den termoplastiske, syntetiske, lineære polymeren.

Som en effektiv fremgangsmåte for å oppnå dette materialet har det hittil vært anvendt en fremgangsmåte med tilveie-bringelse av en flerlagsfilm av metall, dielektrisk materiale, halvledermateriale o.l. på overflaten av fiberkledet.

Dannelsen av filmen ved den konvensjonelle teknikken nevnt ovenfor utføres ved å blande fint pulver av materialet som utgjør det solvarmeabsorberende materialet med en for-bindelse, f.eks. polyuretan, polyakrylsyreester eller annet egnet harpiks-basisbindemiddel og uniformt dispergere dette, og belegge eller trykke den dispergerte blandingen på overflaten av fibermaterialet.

Filmdannelsen av en flerfilmsbasis kompliserer imidlertid fremgangsmåten, idet beleggingen eller trykkingen må gjentas. Videre foreligger det, på bakgrunn av relasjonen mellom bindingstetthetsgrad for den dannede filmen og overflaten av det grunnleggende fibermaterialet, et problem ved at fasene løses fra hverandre på grunn av hyppig utvidelse-kontraksjon.

En topp av solstrålingsspekteret finnes nær en bølgelengde på 0,5 pm, og den inneholder mer enn 95% av hele energien mellom bølgelengden 0,3 til 2,0 pm. Av denne grunnen må materialet som skal være solvarmeabsorberende materiale ha høy absorp-sjonsevne fra 0,3 til 2,0 pm og også ha en lav termisk emissivitet i det infrarøde området over 2,0 pm.

Ifølge en foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen anvendes det som karbidpulver ZrC.

Karbidet, såsom TiC, ZrC, anvendes som eneste pulver eller som et blandet pulver ved tilsetning av aluminium til karbidet. Pulveret anvendes fortrinnsvis så fint som mulig, og anvendelse av fint pulver hvis partikkeldiameter er mindre enn 15 pm er foretrukket. Videre anvendes et blandeforhold mellom karbid og aluminium i området 1:0,3-1,0.

Som de termoplastiske, syntetiske lineære polymerene velges polymerene fra akryl eller polyamid, såsom nylon 6, nylon 66, nylon 610, nylon 11, nylon 12 o.l., polyestere såsom polyetylentereftalat, polybutylentereftalat og polyolefin, såsom polyetylen, polypropylen o.l., men spesielt anvendes polyamid som nylon 6, nylon 66 eller polyester som poly-etylenteref talat .

Pulveret av TiC, ZrC, eller den knadde blandingen av det blandede pulveret av karbidet og aluminium og den termoplastiske, syntetiske, lineære polymeren kan fremstilles ved vanlige fremgangsmåter innbefattende tilsats og blanding av pulveret til polymeren i smeltet tilstand. I dette tilfellet tilsettes karbidpulveret eller det blandede pulveret av karbid og aluminium til polymerkomponenten i en mengde på 1 til 10 vekt-#, beregnet på basis av polymerkomponenten. Dersom tilsatsen er lavere enn 1,0 vekt-# oppnås ikke tilfredsstillende solvarme-absorberende virkning, og dersom den overskrider 10 vekt-# reduseres fluiditeten av polymeren og spinneegenskapen blir dårlige, samtidig som styrken nedsettes.

Den knadde blandingen smeltes og spinnes ved konvensjonell fremgangsmåte, eller den knadde blandingen og den termoplastiske, syntetiske, lineære polymeren, såsom polyamidet, polyesteren o.l. smeltes og underkastes kompositt-spinning. For smeltespinningen anvendes en vanlig ekstruder-spinneinn-retning av skruetype eller trykksmeltetype, men ved kompositt-spinning formes konstruksjonen på en slik måte at den knadde blandingen, som inneholder den solvarme-absorberende komponenten, dannes som kjernen, mens den termoplastiske, syntetiske, lineære polymeren dannes som det ytre skallet.

Filamentet, som er spunnet som angitt ovenfor, bearbeides til varene eller gjenstandene som ønskes ved veving av filamentet alene eller i blanding med andre fibre. Ved blanding med slike andre fibre kan en hvilken som helst fremgangsmåte anvendes, såsom blanding av fiber, sammenføyet garn, sammen-føyet tvinning, blandingsstoff eller blandingsstrikk.

Karbidkomponenten, såsom TiC, ZrC eller den blandede komponenten av karbidet og Al, absorberer lysenergi på mer enn 0,6 V, og reflekterer lys av lavere energi, og egenskapene fungerer effektivt for selektiv absorpsjon av solenergien av bølgelengde 0,3 til 2,0 pm. Følgelig blir fiberen inneholdende den nevnte solvarme-absorberende komponenten i tekstilveven det ønskede klede ved veving eller strikking, og har de funksjoner at det effektivt absorberer solenergi som en helhet og forhindrer strålingstap av denne.

Figurene 1 og 2 viser termomønsteret for kledeprøver ifølge utførelsene (1) og (2). (1) 2 vekt-# av et ZrC-pulver med partikkeldiameter mindre enn 10 pm ble blandet med smeltet nylon 6, de blandede pulverne ble knadd tilstrekkelig til at det ble oppnådd en uniform dispersjon, slik at den knadde sammensetningen ble fremstilt. Den knadde sammensetningen ble preparert som et filament på 70D ved hjelp av en smeltespinnemaskin av skruetypen. Det forekom ikke noe problem såsom kutting av garn e.l. i dette trinnet av spinningen, og egenskapene for det fremstilte garnet var utmerkede.

Den ovenfor nevnte selektive solvarme-absorberende fiberen ble benyttet som garn for fremstilling av taftliknende stoff. Evnen til å holde varm eller de termiske isolasjonsegen-skapene ble målt for kledeprøven fremstilt ved fremgangsmåten angitt ovenfor og for nylonkledet (emnematerialet) uten solvarme-absorberende virkning. Resultatene er vist i tabell I. Blant de målte egenskapene ble forbrukt kalorimengde og varmeledningsevne målt ved å anvende en "termolabo" under-søkelsesmaskin, og fuktighetsgjennomtrengningen ble målt ved å anvende beholderfremgangsmåten ifølge JIS L-1099.

Når det gjaldt både kledeprøven og emnematerialet ble lys bestrålt på disse ved hjelp av en fotografi-belysningslampe på 500 W ved en avstand på 1,5 meter, og varmefordelings-tilstanden for overflaten av kledet ble fotografert ved hjelp av et termokamera i ca. 3 minutter. Figur 1 viser termo-mønsteret, og ( T) i figur 1 viser kledeprøven og ( 2^ i figur 1 viser emnematerialet.

Fra den resulterende evnen til å holde på varmen og termo-mønsterne fremgår det at kledeprøven vevd med den selektive solvarme-absorberende fiberen ifølge foreliggende oppfinnelse har høy varmeledningsevne og utmerket varmeabsorpsjons-virkning sammenlignet med emnematerialet.

(2) Det blandede pulveret ble fremstilt ved å blande 3 deler aluminiumpulver med partikkeldiameter mindre enn 1 pm med 5 deler ZrC-pulver hvis partikkeldiameter var mindre enn 3 pm, og 5 vekt-# av dette blandede pulveret ble blandet med nylon 6. De blandede pulverne ble smeltet og knadd ved hjelp av en biaksiell ekstruderingsmaskln og ble deretter ekstru-dert i vann for fremstilling av pellets. Kompositt-filamentet ble fremstilt ved å anvende den pelletformige, knadde blandingen og nylon 66 ved å anvende en normal kompositt-spinnefremgangsmåte, slik at den knadde blandingen var kjernen og nylon 66 var det ytre skallet.

Det resulterende selektive solvarme-absorberende filamentet ble benyttet som garn, og det enkle taftliknende stoffet ble vevd tilsvarende utførelse (1).

Når det gjelder materialene som ble vevd ved anvendelse av kledeprøven og nylon 6 alene, ble varmefordelingsmønstrene målt ved hjelp av termokameraet på tilsvarende måte som i utførelse (1), og resultatene er angitt i figur 2. ( T) i figur 2 viser kledeprøven med fiberen ifølge foreliggende oppfinnelse, og (i) viser termomønsteret for emnematerialet.

Ved foreliggende oppfinnelse tilveiebringes en fiber som selektivt og effektivt absorberer solvarme og hvori et materiale med liten varmestråling er uniformt dispergert i tekstilveven, slik at bekledningen fremstilt ved hjelp av kledet ifølge oppfinnelsen ikke medfører fenomener som at lagene faller fra hverandre, hvilket observeres ved den konvensjonelle teknikken ved dannelse av en film, og som kan opprettholde en konstant stabil, selektiv solvarme-absorberende virkning. Følgelig viser bekledning fremstilt av kledet utmerket virkning ved anvendelse i sports- og fritidsbekledning som krever evne til å holde på varmen, interiør-varer såsom gardiner o.l., og utendørs fritidsartikler såsom telt o.l.

Claims (4)

1. Fiber som selektivt aborberer solvarme, karakterisert ved..at den er fremstilt ved smeltespinning av en knadd blanding som inneholder: et karbidpulver valgt fra TiC og ZrC eller et blandet pulver av karbidpulveret og aluminiumpulver, og en termoplastisk, syntetisk, lineær polymer, idet pulveret utgjør 1-10 vekt-#, beregnet på polymerkomponenten.

2. Fiber ifølge krav 1, karakterisert ved at karbidet er ZrC.

3. Fiber ifølge krav 1, karakterisert ved at den termoplastiske, syntetiske, lineære polymeren er polyamid eller polyester.

4. Fiber som selektivt absorberer solvarme, karakterisert ved at den er fremstilt ved smeltespinning av (A) en knadd blanding som inneholder et karbidpulver valgt fra TiC eller ZrC, eller et blandet pulver av karbidpulveret og aluminiumpulver, og en termoplastisk, syntetisk, lineær polymer, idet pulveret utgjør 1-10 vekt-#, beregnet på polymerkomponenten, og (B) en annen termoplastisk, syntetisk, lineær polymer, hvorved det er dannet en kjerne- og skallstruktur der kjernen utgjøres av den knadde blandingen og skallet av den termoplastiske, syntetiske, lineære polymeren.