NO843598L - Isolert gjenstand - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse er tildels en fortsettelse av oppfinnerens uavgjorte US patentsøknad serie nr. 530.89 5 av 12. september 1983. Den angår innesluttede isolasjonsmateria-ler for deksler, og mer spesielt slike artikler som votter, jakker, sko, hatter, telt, soveposer, puter, dyner og lignende, samt prosessen for å fremstille disse. Oppfinnelsen er an-vendelig for å isolere enhver gjenstand som trenger både isolasjon og luftsirkulasjon.

Gåsedun og edderdun blir vanligvis betraktet som de beste tilgjengelige materialer for å isolere deksler. Dette spesielt fordi deres volumtettheter er meget lave (dvs. ca. 0,01 kg/m 3), og de er tilstrekkelig porøse til å tillate vanndamp å unnslip-pe fra kroppens overflate. Denne å evne til å "puste" er et meget viktig trekk når det gjelder klær, fordi det slipper ut perspirasjon som ellers ville samle seg opp og redusere både isolasjonsevne og komfort hvis dekslet var totalt ugjennomtrengelig. Mens noen materialer, såsom plastikskum med lukkede celler inneholdende gasser med høy molekylvekt har større iso-las jonsevne pr. tykkelsesenhet enn gås- eller edderdun, er det tyngre og ikke egnet for klær fordi det ikke kan "puste".

Gås- og edderdun har imidlertid flere alvorlige ulemper. De er meget kostbare (dvs. ca. 50$ pr. kilo engros). De mister også effektiviteten når de blir våte, og når de engang er våte er de meget vanskelig å tørke. De kunne selvfølgelig pakkes i et fullstendig vanntett trekk, men hvis det blir gjort, ville dekslets nødvendige pusteevne bli tapt. Hvis trekket var totalt ugjennomtrengelig for vann og luft, ville det bli umulig å pakke det dunisolerte trekk i ét lite volum når det ikke var i bruk. Sammenpressbarheten av gåsedun når den ikke er i bruk, sammen med gjenvinningen av luftighet når trykket blir utløst, er en meget viktig egenskap av gåsedun.

Følgelig er det et primært formål med den foreliggende oppfinnelse å frembringe forbedret isolasjon for kropps-deksler som har gåse- og edderdunets fordel med isolasjon, pusteevne og sammenpressbarhet, men som samtidig i det vesent-lige overvinner ulempene med vætbarhet. Et formål er å frembringe en prosess for å fremstille slike gjenstander. Et annet formål er å forbedre isolasjonsevnen av gjenstander som benytter fugledun uten å øke volumtettheten når de blir brukt. Et ytterligere formål er å oppnå det ovenstående uten tap av komfort for brukeren. Enda et formål er å frembringe en isolerende gjenstand ifølge de ovenstående formål som også kan presses sammen når den ikke er i bruk.

Den foreliggende oppfinnelse stammer fra oppfinnerens oppdagelse at man ved å blande gåsedun med fint fordelte partikler av metall- eller metalloidoksyd-pigment i vesentlig større mengder enn hva som kreves for å dekke dunfibrene med et sammenhengende lag av partikler, i motsetning til hva man skulle forvente, oppnår enøkning av isolasjonsevnen pr. vekt-enhet i et gitt volum. Denne økning i isolasjonsevne later til å være ubeslektet med pigmentets aksjon i å øke dunets vann-avstøtende karakter.

Den foreliggende oppfinnelse kombinerer disse oppdagelse-ne på den følgende måte. Et trekk for å inneholde isolasjonsmateriale er laget av en gjennomtrengelig, tett vevet eller tett strikket duk eller et annet vanndampgjennomtrengelig materiale som også er i stand til å inneholde pigmentet, passende utformet for denønskede gjenstand. Trekket fylles med fugledun (eller annen fin fiberisolasjon). Blandet med dunet er det hydrofobiske pigment i tilstrekkelig mengde til fullstendig å dekke overflaten av dun, og dertil et overskudd av hydrofobisk pigment på mellom 3% og 50% etter vekt.

Et viktig trekk ved oppfinnelsen er at dunet er sterkt beskyttet mot væting, ikke bare ved de hydrofobiske pigment på overflaten, men også ved overskuddet av pigment som trenger gjennom hele trekket og inn i alle porer i den indre overflate av trekket. På grunn av den vevede (eller lignende) beskaf-fenhet av materialet i trekket, vil trekket puste, men på grunn av overskuddet av hydrofobisk pigment, vil dunet og den indre vegg av trekket bli kontinuerlig gjen-dekket med pigment når gjenstanden beveger seg i bruk, og gjenstanden vil derfor holde seg motstandskraftig mot gjennomtrengning av vann i flytende form. Dunet blir derfor også motstandskraftig mot vanngjennomtrengning og absorbsjon uten å hindre at vanndamp trenger igjennom trekket. I tillegg, skjønt trekket puster,

er deis vev tilstrekkelig tett til å holde det hydrofobiske pigment inne i trekket, og til å unngå noen vesentlig kontakt mellom brukerens kropp og pigmentet. På grunn av trekkets

evne til å puste, kan det også lett presses sammen når det ikke er i bruk, men deretter gjenvinne sin luftighet når trykket utløses. Et videre trekk er at varmelede-evnen av dun som er behandlet ifølge oppfinnelsen er redusert. En blanding av to vektdeler med dun med en vektdel av pigmentet vil f.eks. ha 7,3% lavere varmelede-evne enn ubehandlet dun av samme vekt (dvs. vekten av dun pluss pigment) i et trekk med samme volum.

Den foreliggende oppfinnelse er egnet for slike gjenstander som jakker, bukser, soveposer, votter, sko, skjorter, sokker, frakker, hatter, tepper, puter, dyner osv. Dette gjelder primært isolasjonsmaterialet, men også kombinasjonen av materialet og trekket, og kan ha enhver passende formfor den endelige bruk. Av denne grunn mener man at en tegning ville bidra lite til forståelsen av oppfinnelsen.

Grunnkomponenten av oppfinnelsen er det behandlede isolasjonsmaterialet. I tillegg benyttes et passende utformet trekk laget av et materiale som er gjennomtrengelig for vanndamp, men i hovedsak ugjennomtrengelig for det nedenfor beskrev-ne hydrofobiske pigment. Det er fortrinnsvis laget av et tett vevet eller tett strikket naturlig eller syntetisk garn eller en kombinasjon av disse, eller i slike områder som håndflatene av votter, hvor man ønsker høyere friksjonskoeffisient, kan man benytte lær. Deler av trekket kan være fullstendig ugjennomtrengelig. Trekket fylles med finfibrede isolasjonsmateria-ler såsom gåsedun (eller dun av svane, and, høns eller andre fine isolasjonsfibre), sammen med mellom 5 og 50 vekt% av fint fordelte partikler av hydrofobisk metalloksyd- eller metalloidoksyd-pigment i større mengde enn hva som kreves for å dekke alle overflater av isolasjonsmaterialet med et sammenhengende lag av pigmentpartikler. Pigmentet kan f.eks. være et submikron, amorft hydrofobisk silisiumoksyd-pigment som blir solgt av Cabot Corporation under navnet "Cab-O-Sil N70-TS". Et annet passende metalloidoksyd-pigment er det hydrofobiske silisiumoksyd som tidligere ble solgt av Cabot Corporation under navnet "Silanox". Enda et annet er det hydrofobiske silisiumoksyd som blir solgt av Tulco, Inc. under navnet "Tulanox". Et annet passende silisiumoksyd-pigment blir solgt av Degussa under navnet "Aerosil R972". Andre metalloksyd-pigmenter (f.eks. alumina eller jernoksyd) og metalloidoksyd- pigmenter (f.eks. germanium), fint fordelt og behandlet for å gjøre dem hydrofobiske, kan også bli benyttet, f.eks. en alumina som blir solgt av Degussa under navnet "Alon-C" og etter-behandlet for å gjøre det høyt hydrofobisk. Etterbehandlingen kan være kjemisk som ved å varme det opp i nærvær av substanser som danner hydrofobiske metylgrupper på overflaten av pigmentet, eller ved en intim mekanisk innblanding av hydrofobiske substanser såsom parafin. Det foretrukne hydrofobiske pigment som gir maksimum virkningsgrad ifølge oppfinnelsen er Cab-O-Sil N70-TS som nevnt ovenfor.

Andre fine isolasjonsfibre kan omfatte et fint polyetylen-fiber som blir solgt av 3M under navnet "Thinsulate".

Blandingen av pigment og dun (eller andre isolerende fibre) blir gjort ved å plassere dem sammen i en beholder og å tumle dem.

Siden mindre enn 1 vekt% av de hydrofobiske pigment teoretisk er nødvendig for å dekke overflaten av dun, er "det et betydelig overskudd i trekket. Dette overskudd beskytter både trekket og dunen mot vanngjennomtrengning og absorbsjon, mens det samtidig øker isolasjonsverdien av dun uten å motvirke

trekkets pusteevne eller å øke volumtettheten av isolasjonen.

Dessuten, selv om vann skulle trenge inn i trekket på tross av beskyttelsen av det hydrofobiske materialet, kan dunet senere tørkes ut meget lettere enn ubehandlet dun. I tillegg kan den sammensatte gjenstand bli vasket flere ganger og fremdeles beholde betydelig motstand mot vanngjennomtrengning og absorbsjon.

Man har også funnet at et varmeisolasjons-prøvestykke laget ifølge den foreliggende oppfinnelse og inneholdende

33 vekt% av pigment har 7,3% mere isolasjonsevne enn en prøve inneholdende ubehandlet gåsedun med den samme tetthet og vekt pr. flateenhet av isolasjon. Dette er det motsatte av hva man hadde ventet, fordi ubehandlet gåsedun (eller edderdun) alltid har vært ansett for å ha høyere varmeisolasjonsevne for en

gitt vekt enn noe annet materiale.

Oppfinnelsen er økonomisk meget betydningsfull fordi den frembringer bedre isolasjon og vannavstøtning til en lavere kostnad. Prisen på Cab-O-Sil N70-TS er f.eks. omkring 8$ pr. kg, mens dun koster omkring 50$ pr. kg. Et halvt kilogram av behandlet dun (0,33 kg dun og 0,17 kg pigment) med en 7,3% bedre isolasjonsevne enn et halvt kilogram av ubehandlet dun, vil koste bare $17,40, en besparelse av 27,5% av kostnaden for dun (ikke iberegnet kostnaden for blanding av dun og pigment). I tillegg, siden de behandlede dun, selv når de er våte har større motstand mot vannabsorbsjon og større isolasjonsevne enn ubehandlede dun, kan de ekstra utgifter til materialer for å gjøre trekket vanntett (og vanndampgjennomtrengelig), såsom "Gortex" bli unngått ved å bruke dun som er behandlet ifølge den foreliggende oppfinnelse.

Den form av dampet silisiumoksyd-pigment som er dekket med silikon-behandlingsfluidum for å frembringe polymetylsilyl-grupper på overflaten, dvs. Cab-O-Sil N70-TS, er foretrukket fordi den støver mindre og spres lettere enn andre konvensjo-nelle dampede silisiumoksyd-pigmenter. Andre former for fint fordelte hydrofobiske pigmentpartikler av metalloksyd eller metalloidoksyd i mengder som er betydelig større enn de som kreves for å dekke fibrene vil imidlertid virke, og faller innenfor oppfinnelsens område.

Etter at en foretrukken utførelse av oppfinnelsen er beskrevet, vil det nå være klart for fagfolk på området at forskjellige modifikasjoner kan bli utført. F.eks. kan fibermaterialet være andre typer av fjær eller andre fine fibre. Det er derfor ikke hensikten å begrense oppfinnelsen til den presise form som er beskrevet her, men at den begrenses bare ved kravene.

Claims (10)

1. Isolerende gjenstand, karakterisert ved : (a) en forseglet, gassgjennomtrengelig beholder eller trekk; (b) isolerende materiale som i hovedsak fyller det nevnte trekk, omfattende et fint fiberformet isolasjonsmateriale; (c) fint fordelte hydrofobiske pigmentpartikler av metalloksyd eller metalloidoksyd, intimt blandet med det nevnte isolasjonsmaterialet i det nevnte trekk; (d) et vesentlig overskudd av det nevnte pigment i trekket, utover det som kreves for fullstendig å dekke alle overflater av materialet med et enkelt lag av pigmentpartikler som berører hverandre; og (e) når trekket er innrettet til i hovedsak å beholde det nevnte pigment inne i trekket.

2. Gjenstand ifølge krav 1, karakterisert ved at en vesentlig del av trekket i element (a) omfatter et porøst materiale som vil slippe gjennom vanndamp og gass, men ikke det nevnte pigment.

3. Gjenstand ifølge krav 1, karakterisert ved at isolasjonsmaterialet ifølge element (b) er utvalgt fra en gruppe bestående av dun fra gås, svane, and og høns.

4. Gjenstand ifølge krav 1, karakterisert ved at pigmentet ifølge element (c) består av et submikron dampet silisiumoksyd-pigment som er behandlet slik at det blir hydrofobisk.

5. Gjenstand ifølge krav 1, karakterisert ved at overskuddet av pigment ifølge element (d) er mellom 5% og 50% etter vekten av det isolerende fibermaterialet.

6. Gjenstand ifølge krav 1, karakterisert ved at pigmentet ifølge element (c) består av dampet silisiumoksyd behandlet ved et silikonfluidum til å danne polymetylsilyl-grupper på overflaten av silikonoksydet.

7. Prosess for fremstilling av en isolert gjenstand, karakterisert ved de følgende skritt: (a) at en mengde av fint fiberformet isolasjonsmateriale blandes med fint fordelte hydrofobiske pigmentpartikler av metalloksyd eller metalloidoksyd i en vesentlig større mengde enn den som kreves for å dekke alle overflater av fibrene med et enkelt lag av pigmentpartikler som be-rører hverandre; (b) at man velger en fin porøs duk av et materiale hvis porer tillater passering av gass, men er små nok til i hovedsak å hindre passering av pigmentet; (c) at en beholder eller et trekk utformes av det nevnte duk-materialet; (d) at det nevnte trekk eller beholder fylles med et målt kvantum av blandingen; og (e) at trekket eller beholderen blir fullstendig lukket.

8. Prosess ifølge krav 7, karakterisert ved at det fiberformede isolasjonsmaterialet er utvalgt av en gruppe bestående av dun og fjær.

9. Prosess ifølge krav 7, karakterisert ved at pigmentet består av dampet silisiumoksyd som er etterbehand-let slik at det blir hydrofobisk.

10. Prosess ifølge krav 7, karakterisert ved at pigmentet består av dampet silisiumoksyd behandlet med et silikonfluidum slik at det danner polymetylsilyl-grupper på overflaten av silisiumoksydet.