КОМПОЗИЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ С ЗАКРЫТЫМИ ПОРАМИ, ТЕРМОИЗОЛЯЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ, ЗВУКОИЗОЛЯЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ И СПОСОБ ИХ ИЗГОТОВЛЕНИЯ
COMPOSITE MATERIAL WITH CLOSED PORES, HEAT-INSULATING MATERIAL, SOUNDPROOF MATERIAL AND THEIR MANUFACTURING METHOD

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к композиционному материалу с закрытыми порами, термоизоляционному материалу, шумоизоляционному материалу и способу их изготовления.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
«Продовольственные продукты, одежда, жилье и транспорт» являются вопросами первостепенной важности, с которыми сталкивается человеческая цивилизация и которые решает с момента своего зарождения. Люди озадачены проблемой защиты от холода зимой, за исключением людей, живущих в тропиках и Греции. С развитием техники люди научились использовать мех животных, хлопок, пух и другие материалы для изготовления одежды, которая может защищать от холода, при этом с использованием вышеуказанной одежды люди могут оставаться на улице в течение длительного времени даже в холодную зиму. Однако вся вышеуказанная одежда является громоздкой и тяжелой. С одной стороны, тяжелая одежда сковывает движения тела, с другой - не отвечает эстетическим запросам человека. Последний недостаток особенно примечателен для женщин, которые хотят продемонстрировать свои привлекательные формы в холодную зиму. Представьте себе эту увлекательную картину: если широко использовать для изготовления зимней одежды «инновационный термоизоляционный материал», во время прогулок в холодной зоне, покрытой снегом, мужчины могут ходить в модной куртке, а женщины могут надевать красивое платье из «инновационного термоизоляционного материала».
РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения предложен способ изготовления композиционного материала с закрытыми порами, при этом способ включает:
1) получение смеси, при этом смесь содержит 30-70 частей по массе диспергируемой в воде смолы, 10-300 частей по массе нерасширенных терморасширяющихся микросфер, 100-550 частей по массе воды, и перемешивание смеси;
2) подготовку носителя;
3) нанесение слоя смеси, полученной на стадии 1), на носитель;
4) нагревание слоя смеси и носителя в течение определенного времени, за которое нерасширенные терморасширяющиеся микросферы расширяются;
5) повторение стадий 3) - 4) несколько раз с получением композиционного материала с закрытыми порами, содержащего многослойное покрытие из смеси.
Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, например, смесь со стадии 1) содержит 40-60 частей по массе диспергируемой в воде смолы, 10-50 частей по массе нерасширенных терморасширяющихся микросфер, 80-350 частей по массе воды.
Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, например, смесь со стадии 1) содержит 45-55 частей по массе диспергируемой в воде смолы, 10-30 частей по массе нерасширенных терморасширяющихся микросфер, 100-250 частей по массе воды.
Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, например, нерасширенные терморасширяющиеся микросферы являются полыми сферическими или псевдосферическими с внешним диаметром от 10 мкм до 40 мкм и толщиной стенки от 1 мкм до 10 мкм, причем стенки содержат термопластичные или термоотверждающиеся полимерные материалы.
Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, например, диспергируемая в воде смола содержит два вида разных полиуретановых дисперсий на водной основе, причем один вид составляет по массе 1-25 частей, а другой составляет по массе 49-25 частей.
Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, например, два вида разных полиуретановых дисперсий на водной основе представлены соответственно первой анионной полиуретановой дисперсией на основе алифатического сложного полиэфира и второй анионной полиуретановой дисперсией на основе алифатического сложного полиэфира, причем первая анионная полиуретановая дисперсия на основе алифатического сложного полиэфира составляет по массе 10-20 частей, предпочтительно 15 частей; при этом вторая анионная полиуретановая дисперсия на основе алифатического сложного полиэфира составляет по массе 40-30 частей, предпочтительно 35 частей.
Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, например, смесь со стадии 1) дополнительно содержит по меньшей мере одно из: противовспениватель в количестве 0-1 частей по массе, отверждающий агент в количестве 0-10 частей по массе, загуститель в количестве 0-10 частей по массе, ингибитор плесени в количестве 0-5 частей по массе, смачивающий и выравнивающий агент в количестве 0-2 частей по массе, модификатор для улучшения тактильных ощущений в количестве 0-5 частей по массе, пигмент на водной основе в количестве 0-20 частей по массе;
предпочтительно смесь со стадии 1) дополнительно содержит по меньшей мере одно из: противовспениватель в количестве 0,1-1 частей по массе, отверждающий агент в количестве 0,1-10 частей по массе, загуститель в количестве 0,1-10 частей по массе, ингибитор плесени в количестве 0,1-5 частей по массе, смачивающий и выравнивающий агент в количестве 0,1-2 частей по массе, модификатор для улучшения тактильных ощущений в количестве 0,1-5 частей по массе, пигмент на водной основе в количестве 0,1-20 частей по массе.
Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, например, на стадии 4) носитель нагревают до 100-180°C в течение 10-300 секунд; предпочтительно носитель нагревают до 120-160°C в течение 60-120 секунд; предпочтительно носитель нагревают до 130-150°C в течение 60-90 секунд; предпочтительно носитель нагревают до 140-150°C в течение 60-80 секунд.
Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, например, диспергируемая в воде смола включает по меньшей мере одно, выбранное из группы, состоящей из диспергируемой в воде полиуретановой смолы, диспергируемой в воде акриловой смолы, диспергируемой в воде модифицированной полиуретаном акриловой смолы, бутилцианидной эмульсии, хлоропренового латекса и поливинилацетатного латекса.
Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, например, отверждающий агент включает по меньшей мере одно, выбранное из группы, состоящей из поликарбодиимида, полиизоцианата, блокированного полиизоцианата, азиридина и аминосмолы; противовспениватель представляет собой кремнийорганический противовспениватель; смачивающий и выравнивающий агент представляет собой кремнийорганический смачивающий и выравнивающий агент; агент для улучшения тактильных ощущений включает по меньшей мере одно, выбранное из группы, состоящей из высокомолекулярных кремнийорганических соединений, порошкообразного воска, восковой эмульсии, коллоидной или осажденной двуокиси кремния и жидкости для их диспергирования; ингибитор плесени включает органический или неорганический диспергируемый в воде ингибитор плесени; загуститель включает по меньшей мере одно, выбранное из группы, состоящей из полиуретанового ассоциативного загустителя, набухающего в щелочной среде акрилового загустителя, целлюлозного загустителя и неорганического загустителя.
Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, например, носитель включает по меньшей мере одно, выбранное из группы, состоящей из тканого материала, нетканого материала, кожи и эластичной пленки.
Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, например, соотношение размера расширенных терморасширяющихся микросфер на стадии 4) и размера нерасширенных терморасширяющихся микросфер на стадии 1) составляет от 2 до 10.
Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, например, композиционный материал с закрытыми порами содержит множество закрытых полостей и полимерных стенок, которые отделяют закрытые полости друг от друга; при этом диапазон размеров закрытых полостей составляет от 20 мкм до 800 мкм, предпочтительно диапазон размеров закрытых полостей составляет от 50 мкм до 300 мкм, предпочтительно диапазон размеров закрытых полостей составляет от 60 мкм до 200 мкм, еще более предпочтительно диапазон размеров закрытых полостей составляет от 80 мкм до 120 мкм; и соотношение общего объема закрытых полостей и общего объема полимерных стенок составляет более 3; предпочтительно соотношение общего объема закрытых полостей и общего объема полимерных стенок составляет более 3,33; предпочтительно соотношение общего объема закрытых полостей и общего объема полимерных стенок составляет более 16; предпочтительно соотношение общего объема закрытых полостей и общего объема полимерных стенок составляет более 33; предпочтительно соотношение общего объема закрытых полостей и общего объема полимерных стенок составляет более 83; предпочтительно соотношение общего объема закрытых полостей и общего объема полимерных стенок составляет более 166; предпочтительно соотношение общего объема закрытых полостей и общего объема полимерных стенок составляет более 333; предпочтительно соотношение общего объема закрытых полостей и общего объема полимерных стенок составляет более 417; предпочтительно соотношение общего объема закрытых полостей и общего объема полимерных стенок составляет более 556; предпочтительно соотношение общего объема закрытых полостей и общего объема полимерных стенок составляет более 833; предпочтительно соотношение общего объема закрытых полостей и общего объема полимерных стенок составляет более 1667.
Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, например, композиционный материал с закрытыми порами представляет собой термоизоляционный (теплоизоляционный) материал, при этом термоизоляционный материал содержит множество закрытых полостей и полимерных стенок, которые отделяют закрытые полости друг от друга, при этом, если толщина термоизоляционного материала составляет 1 мм, величина в единицах кло термоизоляционного материала больше или равняется 0,20, или больше или равняется 0,40, или больше или равняется 0,50, или больше или равняется 0,60, или больше или равняется 1,0, или больше или равняется 1,5.
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, например, композиционный материал с закрытыми порами состоит из множества закрытых полостей и полимерных стенок, которые отделяют закрытые полости друг от друга, при этом диапазон размеров закрытых полостей составляет от 20 мкм до 800 мкм, предпочтительно диапазон размеров закрытых полостей составляет от 50 мкм до 300 мкм, предпочтительно диапазон размеров закрытых полостей составляет от 60 мкм до 200 мкм, еще более предпочтительно диапазон размеров закрытых полостей составляет от 80 мкм до 120 мкм; при этом плотность композиционного материала с закрытыми порами составляет от 5 кг/м до 300 кг/м, предпочтительно плотность композиционного материала с закрытыми порами составляет от 10 кг/м до 200 кг/м, предпочтительно плотность композиционного материала с закрытыми порами составляет от 20 кг/м до 150 кг/м, предпочтительно плотность композиционного материала с закрытыми порами составляет от 30 кг/м до 100 кг/м, предпочтительно плотность композиционного материала с закрытыми порами составляет от 40 кг/м до 90 кг/м, предпочтительно плотность композиционного материала с закрытыми порами составляет от 50 кг/м до 80 кг/м, предпочтительно плотность композиционного материала с закрытыми порами составляет от 60 кг/м до 80 кг/м.
Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения предложен композиционный материал с закрытыми порами, где композиционный материал с закрытыми порами содержит множество закрытых полостей и полимерных стенок, которые отделяют закрытые полости друг от друга; при этом диапазон размеров закрытых полостей составляет от 20 мкм до 800 мкм, предпочтительно диапазон размеров закрытых полостей составляет от 50 мкм до 300 мкм, предпочтительно диапазон размеров закрытых полостей составляет от 60 мкм до 200 мкм, еще более предпочтительно диапазон размеров закрытых полостей составляет от 80 мкм до 120 мкм; и соотношение общего объема закрытых полостей и общего объема полимерных стенок составляет более 3; предпочтительно соотношение общего объема закрытых полостей и общего объема полимерных стенок составляет более 3,33; предпочтительно соотношение общего объема закрытых полостей и общего объема полимерных стенок составляет более 16; предпочтительно соотношение общего объема закрытых полостей и общего объема полимерных стенок составляет более 33; предпочтительно соотношение общего объема закрытых полостей и общего объема полимерных стенок составляет более 83; предпочтительно соотношение общего объема закрытых полостей и общего объема полимерных стенок составляет более 166; предпочтительно соотношение общего объема закрытых полостей и общего объема полимерных стенок составляет более 333; предпочтительно соотношение общего объема закрытых полостей и общего объема полимерных стенок составляет более 417; предпочтительно соотношение общего объема закрытых полостей и общего объема полимерных стенок составляет более 556; предпочтительно соотношение общего объема закрытых полостей и общего объема полимерных стенок составляет более 833; предпочтительно соотношение общего объема закрытых полостей и общего объема полимерных стенок составляет более 1667.
Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, например, композиционный материал с закрытыми порами состоит из множества закрытых полостей и полимерных стенок, которые отделяют закрытые полости друг от друга.
Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, например, полимерные стенки содержат термопластичный или термоотверждающийся полимер на внутренней стороне относительно закрытых полостей, и полимерные стенки содержат диспергируемую в воде смолу на внешней стороне относительно закрытых полостей.
Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, например, толщина полимерных стенок составляет от 0,02 мкм до 2 мкм; предпочтительно толщина полимерных стенок составляет от 0,03 мкм до 1,0 мкм; предпочтительно толщина полимерных стенок составляет от 0,04 мкм до 0,8 мкм; предпочтительно толщина полимерных стенок составляет от 0,05 мкм до 0,6 мкм; предпочтительно толщина полимерных стенок составляет от 0,1 мкм до 0,5 мкм.
Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, например, форма закрытых полостей включает сферическую, псевдосферическую и неправильную формы.
Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, например, закрытые полости образованы в результате увеличения диаметра нерасширенных терморасширяющихся микросфер в 2-10 раз.
Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, например, композиционный материал с закрытыми порами представляет собой термоизоляционный материал, при этом, если толщина термоизоляционного материала составляет 0,2-3,0 мм, величина в единицах кло термоизоляционного материала составляет от 0,1 до 3,0.
Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, например, полимерные стенки имеют трехслойную структуру, при этом трехслойная структура содержит два внешних слоя и промежуточный слой, расположенный между двумя внешними слоями, при этом материалы двух внешних слоев являются одинаковыми, и материалы двух внешних слоев являются отличными от материала промежуточного слоя, расположенного между двумя внешними слоями.
Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, например, носитель включает по меньшей мере одно, выбранное из группы, состоящей из тканого материала, нетканого материала, кожи и эластичной пленки.
Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, например, композиционный материал с закрытыми порами содержит носитель и термоизоляционный слой, прикрепленный к носителю, при этом толщина носителя составляет от 0,1 мм до 5,0 мм, а толщина термоизоляционного слоя составляет от 0,2 мм до 10 мм.
Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, например, обе поверхности носителя композиционного материала с закрытыми порами соответственно прикреплены к термоизоляционному слою, при этом толщина носителя составляет от 0,1 мм до 5,0 мм, а толщина любого термоизоляционного слоя составляет от 0,2 мм до 10 мм.
Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, например, композиционный материал с закрытыми порами содержит два внешних носителя и термоизоляционный слой, расположенный между двумя носителями; при этом толщина любого одного из двух носителей составляет от 0,1 мм до 5,0 мм, и толщина термоизоляционного слоя составляет от 0,2 мм до 10 мм.
Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, например, композиционный материал с закрытыми порами содержит один носитель и термоизоляционный слой, прикрепленный к носителю, при этом термоизоляционный слой имеет многослойную структуру, содержащую более двух слоев; предпочтительно слой, находящийся в непосредственном контакте с носителем в термоизоляционном слое, называется базовым термоизоляционным слоем, при этом слой, который является наиболее удаленным от носителя, называется верхним термоизоляционным слоем, слой(-и) между базовым слоем и верхним слоем называется(-ются) промежуточным(и) термоизоляционным слоем(-ями), при этом содержание терморасширяющихся микросфер в базовом слое больше содержания терморасширяющихся микросфер в верхнем слое и в промежуточном слое.
Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, например, базовый термоизоляционный слой содержит один вид диспергируемой в воде смолы, а верхний термоизоляционный слой содержит по меньшей мере два разных вида диспергируемой в воде смолы.
Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, например, нерасширенные терморасширяющиеся микросферы в разных термоизоляционных слоях могут быть одинаковыми или разными.
2
2
Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, например, множество композиционных материалов с закрытыми порами склеены вместе с образованием единого целого посредством клеев, или один или более композиционных материалов с закрытыми порами склеены вместе с другими материалами посредством клеев, при этом количество клея, требуемое для одного склеивания, составляет от 10 г/м до 25 г/м; предпочтительно клей представляет собой по меньшей мере одно, выбранное из группы, состоящей из отверждаемого под действием влаги ПУ-клея, клея-расплава, диспергируемого в воде клея и клея в виде раствора.
Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения предложен термоизоляционный материал, причем термоизоляционный материал содержит множество закрытых полостей и полимерных стенок, которые отделяют закрытые полости друг от друга, при этом, если толщина термоизоляционного материала составляет 1 мм, величина в единицах кло термоизоляционного материала больше или равняется 0,20, или больше или равняется 0,40, или больше или равняется 0,50, или больше или равняется 0,60, или больше или равняется 1,0, или больше или равняется 1,5.
Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, например, термоизоляционный материал состоит из множества закрытых полостей и полимерных стенок, которые отделяют закрытые полости друг от друга.
Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, например, диапазон размеров закрытых полостей составляет от 20 мкм до 800 мкм, предпочтительно диапазон размеров закрытых полостей составляет от 50 мкм до 300 мкм, предпочтительно диапазон размеров закрытых полостей составляет от 60 мкм до 200 мкм, еще более предпочтительно диапазон размеров закрытых полостей составляет от 80 мкм до 120 мкм.
Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, например, толщина полимерных стенок составляет от 0,02 мкм до 2 мкм; предпочтительно толщина полимерных стенок составляет от 0,03 мкм до 1,0 мкм; предпочтительно толщина полимерных стенок составляет от 0,04 мкм до 0,8 мкм; предпочтительно толщина полимерных стенок составляет от 0,05 мкм до 0,6 мкм; предпочтительно толщина полимерных стенок составляет от 0,1 мкм до 0,5 мкм.
Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, например, полимерные стенки имеют трехслойную структуру, в которой материалы двух внешних слоев являются одинаковыми, при этом материалы двух внешних слоев являются отличными от материала промежуточного слоя, расположенного между двумя внешними слоями.
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения предложен композиционный материал с закрытыми порами, где композиционный материал с закрытыми порами содержит множество закрытых полостей и полимерных стенок, которые отделяют закрытые полости друг от друга; при этом диапазон размеров закрытых полостей составляет от 20 мкм до 800 мкм, предпочтительно диапазон размеров закрытых полостей составляет от 50 мкм до 300 мкм, предпочтительно диапазон размеров закрытых полостей составляет от 60 мкм до 200 мкм, еще более предпочтительно диапазон размеров закрытых полостей составляет от 80 мкм до 120 мкм; и плотность композиционного материала с закрытыми порами составляет от 5 кг/м до 300 кг/м, предпочтительно плотность композиционного материала с закрытыми порами составляет от 10 кг/м до 200 кг/м, предпочтительно плотность композиционного материала с закрытыми порами составляет от 20 кг/м до 150 кг/м, предпочтительно плотность композиционного материала с закрытыми порами составляет от 30 кг/м до 100 кг/м, предпочтительно плотность композиционного материала с закрытыми порами составляет от 40 кг/м до 90 кг/м, предпочтительно плотность композиционного материала с закрытыми порами составляет от 50 кг/м до 80 кг/м, предпочтительно плотность композиционного материала с закрытыми порами составляет от 60 кг/м до 80 кг/м.
Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, например, композиционный материал с закрытыми порами состоит из множества закрытых полостей и полимерных стенок, которые отделяют закрытые полости друг от друга.
Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, например, толщина полимерных стенок составляет от 0,01 мкм до 5 мкм; предпочтительно толщина полимерных стенок составляет от 0,02 мкм до 2 мкм; предпочтительно толщина полимерных стенок составляет от 0,03 мкм до 1,0 мкм; предпочтительно толщина полимерных стенок составляет от 0,04 мкм до 0,8 мкм; предпочтительно толщина полимерных стенок составляет от 0,05 мкм до 0,6 мкм; предпочтительно толщина полимерных стенок составляет от 0,1 мкм до 0,5 мкм.
Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, например, полимерные стенки имеют трехслойную структуру, в которой материалы двух внешних слоев являются одинаковыми, при этом материалы двух внешних слоев являются отличными от материала промежуточного слоя, расположенного между двумя внешними слоями.
Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, например, теплопроводность композиционного материала с закрытыми порами составляет менее 0,030 Вт/м⋅K; предпочтительно теплопроводность композиционного материала с закрытыми порами составляет менее 0,025 Вт/м⋅K; предпочтительно теплопроводность композиционного материала с закрытыми порами составляет менее 0,020 Вт/м⋅K; предпочтительно теплопроводность композиционного материала с закрытыми порами составляет менее 0,016 Вт/м⋅K. Теплопроводность определяют с использованием метода, описанного в вариантах осуществления 26-36 настоящего описания.
Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения предложен шумоизоляционный материал, где шумоизоляционный материал содержит композиционный материал с закрытыми порами, описанный выше.
Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения предложен звукопоглощающий материал, где звукопоглощающий материал содержит композиционный материал с закрытыми порами, описанный выше.
Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения предложен предмет одежды, где предмет одежды содержит композиционный материал с закрытыми порами, описанный выше; или предмет одежды содержит термоизоляционный материал, описанный выше.
Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, например, предмет одежды дополнительно содержит ткань и подкладку, при этом композиционный материал с закрытыми порами или термоизоляционный материал расположен между тканью и подкладкой.
Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения предложена палатка, где палатка содержит композиционный материал с закрытыми порами, описанный выше; или палатка содержит термоизоляционный материал, описанный выше.
Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения предложен спальный мешок, где спальный мешок содержит композиционный материал с закрытыми порами, описанный выше; или спальный мешок содержит термоизоляционный материал, описанный выше.
Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения предложена обувь, где обувь содержит композиционный материал с закрытыми порами, описанный выше; или обувь содержит термоизоляционный материал, описанный выше.
Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения предложены обои, где обои содержат композиционный материал с закрытыми порами, описанный выше; или обои содержат термоизоляционный материал, описанный выше.
Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения предложен кузов, где кузов содержит композиционный материал с закрытыми порами, описанный выше; или кузов содержит термоизоляционный материал, описанный выше.
Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения предложена кабина летательного аппарата, где кабина летательного аппарата содержит композиционный материал с закрытыми порами, описанный выше; или кабина летательного аппарата содержит термоизоляционный материал, описанный выше.
Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения предложен холодильник, где холодильник содержит композиционный материал с закрытыми порами, описанный выше; или холодильник содержит термоизоляционный материал, описанный выше.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Для более ясного объяснения технического решения вариантов осуществления настоящего изобретения далее будут кратко представлены чертежи вариантов осуществления. Очевидно, что чертежи в следующем описании относятся только к некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения, а их не следует рассматривать как ограничивающие настоящее изобретение.
Фиг. 1 представляет собой изображение, полученное с помощью оптической микроскопии, на котором продемонстрированы нерасширенные терморасширяющиеся микросферы, применяемые в вариантах осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 2 представляет собой изображение, полученное с помощью трансмиссионной электронной микроскопии (TEM), на котором продемонстрирована одна нерасширенная терморасширяющаяся микросфера, применяемая в вариантах осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 3 представляет собой микрофотографию конечного продукта, полученного согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, при этом на микрофотографии можно увидеть, что наибольшая часть расширенных терморасширяющихся микросфер имеют правильную сферическую или псевдосферическую форму;
фиг. 4 представляет собой полученное с помощью сканирующей электронной микроскопии (SEM) изображение конечного продукта, полученного согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг. 5 представляет собой полученное с помощью сканирующей электронной микроскопии (SEM) изображение конечного продукта, полученного согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг. 6 представляет собой полученное с помощью сканирующей электронной микроскопии (SEM) изображение конечного продукта, полученного согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг. 7 представляет собой полученное с помощью сканирующей электронной микроскопии (SEM) изображение конечного продукта, полученного согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг. 8 представляет собой полученное с помощью компьютерной томографии (КТ) изображение конечного продукта, полученного согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг. 9 представляет собой полученное с помощью компьютерной томографии (КТ) изображение поперечного сечения конечного продукта, полученного согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг. 10 представляет собой полученное с помощью компьютерной томографии (КТ) изображение поперечного сечения конечного продукта, полученного согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг. 11-17 представляют собой изображения, полученные с помощью сканирующей электронной микроскопии (SEM), на которых продемонстрированы значения толщины стенок микросфер в конечном продукте, полученном согласно вариантам осуществления настоящего изобретения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Для более ясного объяснения задачи, технической схемы и преимуществ вариантов осуществления настоящего изобретения, техническая схема вариантов осуществления настоящего изобретения будет описана ясно и полностью в сочетании с чертежами вариантов осуществления настоящего изобретения. Очевидно, что описанные варианты осуществления составляют часть, а не все варианты осуществления настоящего изобретения. На основании описанных вариантов осуществления настоящего изобретения все другие варианты осуществления, полученные специалистами в данной области техники без включения творческой деятельности, подпадают под объем охраны настоящего изобретения.
Если не указано иное, технические термины или научные термины, применяемые в настоящем изобретении, должны иметь общеупотребительное значение, понятное специалистам в области техники, к которой относится настоящее изобретение. Если не указано иное, термин «часть» относится к массовой части.
Человек представляет собой теплокровное животное, при этом само тело человека представляет собой источник тепла, который постоянно выделяет тепло. Постоянно выделяемое тепло необходимо непрерывно отводить. Жарким летом тепло тела отводится медленно, и нам становится жарко; холодной зимой, когда тепло тела отводится быстро, нам становится холодно. Судя по жизненному опыту, когда люди мерзнут, они обычно надевают дополнительную одежду или переодеваются в более плотную одежду. Однако чем обусловлено согревание при надевании дополнительной одежды или переодевании в более плотную одежду? Мы должны рассмотреть основные пути потери тепла. В целом потери тепла обусловлены тремя причинами: теплопроводностью, конвекцией тепла и тепловым излучением. Определение теплового излучения заключается в следующем: все объекты с температурой выше абсолютного нуля непрерывно испускают электромагнитные волны в окружающее пространство. Чем выше температура, тем больше суммарная испускаемая энергия, и тем больше коротковолновых компонентов. Надевание дополнительной одежды или переодевание в более плотную одежду главным образом снижает теплопроводность и конвекцию тепла с обеспечением сохранения тепла и незначительно влияет на тепловое излучение. В случае теплой одежды происходит перенос тепла от теплого тела к одежде, находящейся в контакте с телом, и в конечном итоге тепло будет распространяться в холодную атмосферу через одежду. Конвекция тепла предусматривает теплообмен между воздухом на поверхности тела человека и холодным окружающим воздухом. Следовательно, с целью улучшения термоизоляционных характеристик одежды, с одной стороны, мы должны стремиться выбирать для одежды материалы с низкой теплопроводностью; с другой стороны, мы должны стремиться снизить вероятность обмена между воздухом на поверхности тела человека и холодной окружающей атмосферой.
Среди известных материалов самой низкой теплопроводностью обладает неподвижный воздух. Следовательно, для утепленной одежды обычно выбирают «воздушные» (англ. fluffy) термоизоляционные материалы, такие как хлопок, пух и т.д. Такие «воздушные» материалы наполнены большим количеством воздуха, поэтому они обладают лучшим термоизоляционным эффектом по сравнению с другими плотными материалами. Однако термоизоляционные характеристики этих известных термоизоляционных материалов все еще недостаточно хороши. Чтобы зимой обеспечить защиту от холода, необходимо изготавливать одежду более толстой, что приводит к вышеуказанным недостаткам (сковывание движений тела, отсутствие удовлетворения эстетических запросов человека).
Согласно настоящему изобретению предложен вид термоизоляционного материала, в котором в качестве термоизоляционных материалов главным образом применены нетрадиционные органические материалы. Он может значительно превосходить традиционные термоизоляционные материалы по пропусканию как можно большего количества воздуха и предотвращению циркуляции воздуха, переносимого материалом, с наружным воздухом. Согласно принципу теплоизоляции на основе неподвижного воздуха: при одинаковой пористости? чем больше размер пор, тем выше теплопроводность. Теплопроводность соединенных между собой пор выше теплопроводности закрытых пор. Чем выше доля закрытой пористости, тем ниже теплопроводность. В то же время благодаря вышеперечисленным характеристикам данный вид материала может применяться не только для сохранения тепла и теплоизоляции, но также может широко применяться в других областях, таких как звукоизоляция (шумоизоляция) и звукопоглощение.
Палатки являются важным оборудованием для занятий спортом на открытом воздухе. Термоизоляция и сохранение тепла являются главными техническими трудностями, которые всегда сопровождали мировые компании по производству палаток. Успешная разработка композиционного материала с закрытыми порами согласно настоящему изобретению (в случае применения для термоизоляции он представляет собой термоизоляционный материал) позволяет изготовить палатки легкими, прохладными летом и теплыми зимой.
Из-за окружающей среды, климата и пота термоизоляционные характеристики традиционной одежды значительно снижены. В частности, пуховик будет терять свою термоизоляционную способность после намокания. Ниже описано испытание термоизоляционных свойств термоизоляционных материалов согласно настоящему изобретению во влажном состоянии. Испытания и заключения выполнены сторонней организацией: Центром контроля качества и испытания продукции Цзинцзянь Ихэ (Пекин). Метод испытаний: GB/T11048-2008 A; номер испытания: NB201804008. Проводили испытание стандартных образцов для определения стандартной величины в единицах кло, взвешивали их и записывали результаты, а затем стандартные образцы погружали в чашу, наполненную водопроводной водой, на 3 минуты и полностью пропитывали, а затем образцы вынимали и помещали в защищенное от света и прохладное место на 30 минут до тех пор, пока вода не перестанет капать. Стандартные образцы на ощупь были влажными. Определили, что влажность составляет 10% путем взвешивания образцов. Испытание для определения величины в единицах кло проводили снова и сравнивали результат с предыдущим результатом, при этом оказалось, что полученная величина в единицах кло снизилась на 3,6%. Данный результат подтверждает, что термоизоляционный материал сохраняет свои термоизоляционные свойства во влажном состоянии. Если любители спорта на открытом воздухе будут использовать одежду и оборудование, изготовленные из термоизоляционных материалов, предложенных согласно настоящему изобретению, походы на свежем воздухе будут более безопасными и более уверенными в преодолении ограничений.
Помещают термоизоляционный материал в морозильную камеру при -40°C на 30 минут, затем вынимают его для проведения испытания и сравнения, при этом термоизоляционный материал согласно настоящему изобретению не демонстрирует каких-либо изменений толщины, тактильных ощущений и внешнего вида. Можно представить, что для определенного оборудования требуется термоизоляция и сохранение тепла при упаковке и применении на открытом воздухе. Защитное устройство, изготовленное из термоизоляционного материала согласно настоящему изобретению, легче, тоньше и более эффективно по сравнению с современными материалами.
Когда автомобили припаркованы на улице в течение длительного времени, температура в них будет очень высокой. В момент открывания двери выносится тепловая волна, сиденье разогрето, при этом сокращается эффективный срок службы автомобиля. При условии применения новых термоизоляционных материалов, предложенных согласно настоящему изобретению, между крышей автомобиля, окружающей декоративной поверхностью и стальным листом корпуса автомобиля температура в автомобиле может снижаться на 15-25°C по сравнению с обычными автомобилями. В то же время тепловое сопротивление, обеспечиваемое термоизоляционными материалами согласно настоящему изобретению, будь то зимой или летом, может значительно снизить интенсивность использования кондиционера воздуха в автомобиле и расход топлива, при этом также улучшаются звукоизоляционные характеристики.
Поскольку материалы, предложенные согласно настоящему изобретению, являются облегающими, дышащими, легкими и сохраняющими тепло даже при намокании, они соответствуют наилучшему выбору для идеальной зимней обуви. Применение термоизоляционных материалов согласно настоящему изобретению будет стимулировать мировых дизайнеров и производителей обуви к реализации мечты о технологических инновациях и принесет потребителям новый опыт и больше возможностей для выбора при утеплении ног и ношении модных изделий зимой.
Термоизоляционные материалы, предложенные согласно настоящему изобретению, принесут новый опыт людям с определенными акустическими предпочтениями. Эффекты звукоизоляции и звукопоглощения в помещениях с применением термоизоляционных материалов согласно настоящему изобретению будут значительно улучшены. В то же время значительно снижается шум, усиливается термоизоляционный эффект, при этом люди будут жить более комфортно.
В настоящее время толстый термоизоляционный слой в холодильнике делает его громоздким. Применение термоизоляционного материала согласно настоящему изобретению может уменьшить толщину термоизоляционного слоя в холодильнике на 60%, при этом место для хранения в холодильнике увеличится. У холодильника, в котором применяются новые материалы согласно настоящему изобретению, изменится его громоздкий внешний вид.
Нежелательное прослушивание обычно достигается путем улавливания звука, вызывающего вибрацию оконного остекления. Если штора изготовлена из термоизоляционного материала согласно настоящему изобретению, можно предотвратить не только нежелательное прослушивание, но также можно обеспечить термоизоляцию и сохранение тепла.
Применение термоизоляционных материалов, предложенных согласно настоящему изобретению, в зимних перчатках обеспечивает не только сохранение тепла, но также обеспечивает более быстрое движение пальцев и повышает эффективность работы.
Техническое решение согласно настоящему изобретению будет далее описано в сочетании с вариантами осуществления.
Согласно настоящему изобретению применяют следующие методы испытаний.
Испытание с оценкой разности температур (чем больше разница температур, тем лучше термоизоляционные характеристики):
Применяемые приборы включают термостатируемый нагревательный стол HP-2020, четырехканальный термометр YHT309, предоставленный Yuanhengtong, и поверхностный решетчатый датчик TP-K03, предоставленный Taishi TES, Тайвань.
Метод испытаний включает следующее: устанавливают температуру нагревательного стола на уровне 60°C и помещают на нагревательный стол образцы термоизоляционного материала с размерами 5 см в длину и 3 см в ширину. В ходе испытания поддерживают постоянную температуру нагревательного стола и прижимают каким-нибудь предметом один конец термоизоляционного материала, чтобы предотвратить перемещение до конца испытания.
Один датчик находится в непосредственном контакте с поверхностью нагревательного стола, а другой датчик находится в контакте с поверхностью термоизоляционного материала, находящегося на нагревательном столе. Расстояние между двумя датчиками составляет 2 см. Крепко удерживают датчик обеими руками, при этом четырехканальный термометр YHT309 показывает, что значения температуры для двух групп являются стабильными в течение 10 секунд. Записывают температуру поверхности и время испытания на нагревательном столе и поверхности термоизоляционного материала, соответственно. Испытание проводят в одной повторности каждые 15 минут, в сумме 4 раза.
Разница температур представляет собой разность суммы четырех температур поверхности нагревательного стола и суммы четырех температур поверхности термоизоляционного материала.
Испытание для определения величины в единицах кло:
Испытания проводятся сторонней организацией: Центром контроля качества и испытания продукции Цзинцзянь Ихэ (Пекин), согласно методу испытаний: GB/T11048-2008 A.
2
Определение величины в единицах кло: когда человек, который спокойно сидит на месте или занимается легким умственным трудом (метаболическое выделение тепла составляет 209,2 кДж/м⋅ч), чувствует себя комфортно в окружающей среде с комнатной температурой на уровне 21°C, при относительной влажности менее 50% и скорости ветра не более 0,1 м/с, при этом тепловое сопротивление одежды, которую он носит, составляет 1 кло.
Испытание для определения теплопроводности:
Используют метод с применением плоского источника тепла (нагретого диска) при переменном режиме, при этом условия испытания для определения теплопроводности следующие:
Модель прибора: TPS3500
Испытательный модуль: базовый модуль, односторонний метод
Модель датчика: Kapton 7577
Тепловая мощность: 10 мВт
Время испытания: 1 с
Температура окружающей среды в ходе испытания: 26±0,5°C
Материал сравнения в нижней части: кварц
Материал сравнения в верхней части: пенополистирол/
Состав товаров, применяемых согласно настоящему изобретению, представлен ниже. Диспергируемая в воде смола Leasys3458: анионная полиуретановая дисперсия на водной основе (алифатическая группа) с содержанием твердых веществ около 50 мас. %; диспергируемая в воде смола Impranil DLS: анионная полиуретановая дисперсия на водной основе (алифатическая группа, сложнополиэфирного типа) с содержанием твердых веществ около 50 мас. %; Impranil 1537: анионная полиуретановая дисперсия на водной основе (алифатическая группа, сложнополиэфирного типа) с содержанием твердых веществ около 60 мас. %; нерасширенные терморасширяющиеся микросферы Expancel 043 DU 80: небольшие сферические частицы из пластичного материала, микросферы состоят из полимерной оболочки и определенного вещества, находящегося в ней (вещество может расширяться при определенных условиях), при нагревании внутреннее давление вещества повышается и термопластичная оболочка становится мягкой, что приводит к увеличению объема микросфер, при этом указанное вещество остается внутри сфер; противовспениватель BYK 093: смесь полисилоксана и гидрофобного твердого вещества, диспергированных в полиэтиленгликоле; смачивающий агент BYK 348: модифицированный простым полиэфиром силоксан, содержание нелетучих веществ более 96 мас. %; загуститель LYOPRINT PTF: вид дисперсии акрилового полимера; пигментная паста на водной основе NV 6800: вид дисперсии на водной основе с содержанием твердых веществ около 40 мас. %.
Примеры 1-4. Влияние добавляемого количества терморасширяющихся микросфер
Пример 1
Подготавливают различные компоненты согласно следующему составу:
Диспергируемая в воде смола Leasys3458: 100 г
Нерасширенные терморасширяющиеся микросферы Expancel 043 DU 80: 40 г
Деионизированная вода: 300 г
Противовспениватель BYK 093: 0,3 г
Смачивающий агент BYK 348: 1 г
Загуститель LYOPRINT PTF: 1 г
Пигментная паста на водной основе NV 6800: 20 г
Следует отметить, что в настоящей заявке масса диспергируемой в воде смолы в формуле изобретения относится к массе в сухом состоянии. Диспергируемая в воде смола, применяемая в вариантах осуществления, представляет собой дисперсию на водной основе с определенным содержанием воды. Следовательно, требуется пересчет на содержание твердого вещества. Наличие воды в составе главным образом обусловлено добавлением деионизированной воды, водой в диспергируемой в воде смоле и водой в пигментной пасте на водной основе. Однако, что касается терморасширяющихся микросфер, противовспенивателя, смачивающего агента и загустителя, содержание воды либо очень мало, либо влияние на общее количество воды в составе может не учитываться из-за применения небольшого количества. Состав после пересчета следующий: диспергируемая в воде смола Leasys3458: 50 г в пересчете на массу в сухом состоянии; терморасширяющиеся микросферы Expancel 043 DU 80: 40 г; деионизированная вода: 300 г + 50 г (из диспергируемой в воде смолы Leasys3458) + 12 г (из пигментной пасты на водной основе NV 6800) = 362 г; противовспениватель BYK 093: 0,3 г; смачивающий агент BYK 348: 1 г; загуститель LYOPRINT PTF: 1 г; пигментная паста на водной основе NV 6800: 8 г в пересчете на массу в сухом состоянии. Пересчет в следующих примерах может быть выполнен аналогичным образом без повторения.
При смешивании с использованием высокоскоростного смесителя вышеуказанные компоненты добавляют в смесительную емкость последовательно, при этом скорость смешивания составляет 1000-1500 об/мин. После добавления всех компонентов продолжают смешивание в течение 0,5-1 часа. Перед нанесением покрытия по выбору может быть добавлен сшивающий агент, при этом сшивающий агент может включать, например, поликарбодиимид, полиизоцианат, блокированный полиизоцианат, азиридин или аминосмолу.
2
Вышеуказанный состав наносят на ткань-основу толщиной 0,28 мм, при этом количество наносимого покрытия (масса во влажном состоянии) составляет 65 г/м, и затем спекают в печи при 140°C в течение 1 минуты. Толщина образца покрытия составляет 0,52 мм. Среди них Leasys3458 представляет собой торговое наименование диспергируемой в воде смолы, Expancel 043 DU 80 представляет собой торговое наименование терморасширяющихся микросфер, BYK 093 представляет собой торговое наименование противовспенивателя, BYK 348 представляет собой торговое наименование смачивающего агента, LYOPRINT PTF представляет собой торговое наименование загустителя, NV 6800 представляет собой торговое наименование пигментной пасты на водной основе. Следует отметить, что конкретные вещества, указанные выше, представлены только с целью иллюстрации, а не для ограничения настоящего изобретения. Среди вышеуказанных компонентов наиболее критически важными компонентами являются диспергируемая в воде смола и нерасширенные терморасширяющиеся микросферы, при этом другие компоненты могут быть исключены согласно конкретным сценариям применения. В процессе нагревания нерасширенные терморасширяющиеся микросферы будут расширяться, и их объем будет увеличиваться в 2-50 раз. В то же время вода будет испаряться, и, наконец, будет образовываться продукт с пространственной структурой, с множеством отдельных элементов, состоящий из определенного количества (очень большого количества) закрытых сфер, псевдосфер или закрытых полостей неправильной формы (образованных в результате сдавливания в ходе расширения микросфер). Совмещенный продукт с пространственной структурой с множеством отдельных элементов содержит большое количество закрытых полостей и полимерные стенки, отделяющие большое количество закрытых полостей друг от друга. Полимерные стенки содержат термопластичный или термоотверждающийся полимерный материал (т.е. материал из терморасширяющихся микросфер) на внутренней стороне относительно закрытой полости и содержат диспергируемую в воде смолу (т.е. материал из диспергируемой в воде смолы) на внешней стороне относительно закрытой полости. В большинстве случаев терморасширяющиеся микросферы являются полностью расширенными, и смежные стенки микросфер находятся в контакте друг с другом с образованием многослойной полимерной стенки. Материалы двух внешних слоев полимерных стенок являются одинаковыми (оба из терморасширяющихся микросфер) и материалы двух внешних слоев являются отличными от материалов промежуточного слоя, расположенного между двумя внешними слоями (из диспергируемой в воде смолы).
Операции в примерах 2-4 аналогичны операциям из примера 1, но при этом скорректированы значения содержания терморасширяющихся микросфер. Составы для вариантов осуществления 1-4 представлены в следующей таблице:
Таблица 1. Состав (единица измерения: грамм) и рабочие характеристики для примеров 1-4
Пример
1
2
3
4
Leasys3458
100
100
100
100
Expancel 043 DU 80
40
30
20
10
Деионизированная вода
300
300
300
300
BYK 093
0,3
0,3
0,3
0,3
BYK 348
1
1
1
1
LYOPRINT PTF
1
1
1
1
NV 6800
20
20
20
20
Количество покрытия (масса во влажном состоянии)
65±5 г/м<sup>2</sup>
65±5 г/м<sup>2</sup>
65±5 г/м<sup>2</sup>
65±5 г/м<sup>2</sup>
Условия спекания
1 минута при 140°C
1 минута при 140°C
1 минута при 140°C
1 минута при 140°C
Толщина образца покрытия <sup>1</sup>
0,52 мм
0,42 мм
0,32 мм
0,17 мм
Разница температур
9,3°C
10,1°C
7,6°C
4,3°C
Прочность покрытия
Недостаточная
Недостаточная
Относительно недостаточная
Относительно недостаточная
Нормализованная разница температур<sup> 2</sup>
17,88°C
24,05°C
23,75°C
25,29°C
1
«Толщина образца покрытия» представляет собой толщину сухого покрытия, присоединенного к ткани-основе, далее по аналогии;
2
Поскольку разница температур приблизительно пропорциональна толщине образца покрытия, «нормализованную разницу температур» рассчитывают путем нормализации толщины образца покрытия к 1 мм. Следует отметить, что влияние ткани-основы (носителя) на термоизоляционные характеристики (включая «разницу температур», «нормализованную разницу температур» и далее «величину в единицах кло», «нормализованную величину в единицах кло») не учитывается во всех вариантах осуществления, представленных в настоящей заявке. Это обусловлено высокой теплопроводностью сложнополиэфирного волокна ткани-основы, которая вносит незначительный вклад в термоизоляционные характеристики. Например, для ткани-основы толщиной 0,28 мм, применяемой в вариантах осуществления 1-24, разница температур, измеренная в одних и тех же условиях испытаний, составляет менее 0,8°C, при этом для ткани-основы толщиной 0,15 мм, применяемой в варианте осуществления 25, разница температур, измеренная в одних и тех же условиях испытаний, составляет менее 0,2°C. Данная разница температур обусловлена изоляционным эффектом воздуха, находящегося в ворсистой нити ткани-основы. После нанесения покрытия на ткань-основу пространство между нитями было заполнено терморасширяющимися микросферами, и воздух, находящийся в материале-основе, теперь отсутствует. Влияние термоизоляционного свойства ткани-основы на термоизоляционные характеристики конечного продукта может не учитываться.
Теоретически, если количество терморасширяющихся микросфер становится больше, а покрытие становится толще, доля объема закрытой полости в покрытии будет больше, при этом разница температур покрытия будет больше, и тепловое сопротивление будет лучше. Однако в данном случае имеется проблема, обусловленная большим количеством терморасширяющихся микросфер, т.е. это будет влиять на адгезию сухого покрытия. Следовательно, нормализованная разница температур в варианте осуществления 1 («нормализованная разница температур» отражает термоизоляционные характеристики при аналогичной толщине образца покрытия, поэтому она может лучше отражать термоизоляционные характеристики по сравнению с «разницей температур») не так высока, как в варианте осуществления 2. При сравнении результатов экспериментов в примерах 2, 3 и 4 можно сделать вывод, что при аналогичном количестве покрытия (массе во влажном состоянии) чем выше содержание микросфер, тем больше будет разница температур (тем лучше термоизоляционные характеристики). Диспергируемая в воде смола Leasys 3458 характеризуется обычной адгезией микросфер. Если количество терморасширяющихся микросфер превышает предел прочности адгезии диспергируемой в воде смолы, чем больше количество микросфер, тем хуже прочность покрытия при истирании, и тем сильнее истирание поверхности (для оценки прочности покрытия при истирании улучшение представлено слева направо в следующем порядке: недостаточная -> относительно недостаточная -> относительно достаточная -> достаточная; для швейных изделий для соответствия требованиям применения может допускаться достаточная или относительно достаточная прочность покрытия при истирании; для других областей применения, таких как изоляционные материалы стен здания, соответствие условиям применения также может допускаться в случае недостаточной или относительно недостаточной прочности покрытия при истирании). Только с учетом данных по «нормализованной разнице температур» надлежащие термоизоляционные характеристики достигаются при норме применения микросфер 10 г, 20 г и 30 г.
Пример 5-7. Влияние разных диспергируемых в воде смол на прочность покрытия при истирании
Операции в примерах 5-7 аналогичны операциям из примера 1, но при этом скорректированы значения содержания диспергируемой в воде смолы. Составы для вариантов осуществления 5-7 представлены в следующей таблице:
Таблица 2. Состав (единица измерения: грамм) и рабочие характеристики для примеров 5-7
Примеры
5
6
7
Leasys3458
100
0
0
Impranil DLS
0
30
30
Impranil 1537
0
70
70
Expancel 043 DU 80
10
10
20
Деионизированная вода
300
300
300
BYK 093
0,3
0,3
0,3
BYK 348
1
1
1
LYOPRINT PTF
1
1
1
NV 6800
20
20
20
Количество покрытия (масса во влажном состоянии)
65±5 г/м<sup>2</sup>
65±5 г/м<sup>2</sup>
65±5 г/м<sup>2</sup>
Условия спекания
1 минута при 140°C
1 минута при 140°C
1 минута при 140°C
Толщина образца покрытия
0,17 мм
0,22 мм
0,32 мм
Разница температур
4,3°C
6,9°C
8,6°C
Прочность покрытия
Относительно недостаточная
Относительно достаточная
Относительно достаточная
По сравнению с применением только одной диспергируемой в воде смолы Leasys3458 (пример 5) состав (пример 6), в котором используется смесь двух видов диспергируемых в воде смол Impranil DLS и Impranil 1537, характеризуется значительно улучшенной прочностью адгезии микросфер и повышенной прочностью покрытия. Из-за повышенной прочности покрытия расширенные микросферы не уменьшались в размере после формирования образца, таким образом, разница температур образца, полученного в примере 6, значительно превышала разницу температур образца, полученного в примере 5. В то же время при сравнении примеров 6 и 7 также может быть установлено, что в одинаковых или подобных условиях чем выше было содержание микросфер, тем больше была толщина покрытия образца, тем больше была разница температур, таким образом, тем лучше будет тепловое сопротивление (термоизоляционная характеристика).
Примеры 8-12. Влияние разного содержания воды на тепловое сопротивление, а также состава и структуры термоизоляционных материалов
Процесс получения вариантов осуществления 8-12 аналогичен процессу получения варианта осуществления 1, но при этом откорректировано количество воды. Составы для вариантов осуществления 8-12 представлены в следующей таблице:
Таблица 3. Состав (единица измерения: грамм) и рабочие характеристики для примеров 8-12
Примеры
8
9
10
11
12
Impranil DLS
30
30
30
30
30
Impranil 1537
70
70
70
70
70
Expancel 043 DU 80
20
20
20
20
40
Деионизированная вода
300
200
100
0
0
BYK 093
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3
BYK 348
1
1
1
1
1
LYOPRINT PTF
1
0,5
0,2
0,1
0,1
NV 6800
20
20
20
20
20
Количество покрытия (масса во влажном состоянии)
65±5 г/м<sup>2</sup>
65±5 г/м<sup>2</sup>
65±5 г/м<sup>2</sup>
65±5 г/м<sup>2</sup>
65±5 г/м<sup>2</sup>
Условия спекания
1 минута при 140°C
1 минута при 140°C
1 минута при 140°C
1 минута при 140°C
1 минута при 140°C
Толщина образца покрытия
0,32 мм
0,37 мм
0,77 мм
0,57 мм
1,22 мм
Разница температур
8,6°C
9,3°C
11,5°C
10,1°C
15,1°C
Прочность покрытия
Относительно достаточная
Достаточная
Достаточная
Достаточная
Достаточная
Нормализованная разница температур *
26,88°C
25,14°C
14,94°C
17,72°C
12,38°C
*Поскольку разница температур приблизительно пропорциональна толщине образца покрытия, «нормализованную разницу температур» рассчитывают путем нормализации толщины образца покрытия к 1 мм.
Сравнивают результаты для вариантов осуществления 8-12. Касательно состава, за исключением того, что отличаются количества воды и загустителя, нормы применения других компонентов являются одинаковыми, одинаковым является количество покрытия (масса во влажном состоянии), и одинаковыми являются условия спекания. Количество воды постепенно снижается от варианта осуществления 8 к варианту осуществления 12, поэтому соответствующим образом снижается количество загустителя; в вариантах осуществления 11 и 12 отсутствует дополнительная вода, и количество терморасширяющихся микросфер в варианте осуществления 12 в два раза больше количества терморасширяющихся микросфер в варианте осуществления 11. При сравнении результатов для вариантов осуществления 8-11 можно увидеть, что в случае одинакового количества покрытия (массы во влажном состоянии) толщина образца покрытия (т.е. толщина продукта за вычетом толщины ткани-основы) сначала увеличивается, затем уменьшается (в вариантах осуществления 8, 9 и 10 последовательно увеличивается, а затем уменьшается к варианту осуществления 11). Разница температур демонстрирует тенденцию, аналогичную тенденции для толщины образца покрытия. Легко понять, что увеличение в вариантах осуществления 8, 9 и 10 является последовательным. Если количество воды уменьшается и повышается относительная доля твердых компонентов, толщина конечного образца покрытия увеличивается, в результате чего повышается разница температур, и повышается термоизоляционный эффект при том же количестве покрытия (массе во влажном состоянии). Однако в случае примера 11 при сравнении с примером 10 с учетом дополнительного снижения содержания воды толщина образца конечного покрытия уменьшается, и разница температур также уменьшается, что противоречит вышеуказанным рассуждениям. Для понимания данного результата необходимо рассмотреть роль воды в вышеуказанном решении. Двумя наиболее важными компонентами являются диспергируемая в воде смола и терморасширяющиеся микросферы, и следующей по степени важности идет вода. Функция терморасширяющихся микросфер заключается в следующем: когда микросферы нагреваются и расширяются, будет образовываться большое количество закрытых полостей. В процессе расширения микросфер диспергируемая в воде смола будет вытягиваться с уменьшением объемной плотности терморасширяющихся микросфер и диспергируемой в воде смолы и улучшением термоизоляционных характеристик. Однако недостаточно иметь терморасширяющиеся микросферы. Также необходимо склеивание микросфер с образованием единого целого, обладающего определенной механической прочностью (например, с образованием плоского слоя с определенной толщиной), чтобы они могли использоваться в некоторых конкретных сценариях применения (например, для термоизоляционного слоя в одежде или для термоизоляционного слоя на внутренней стене зданий). И при этом данную функцию выполняет диспергируемая в воде смола. Вода выполняет две основные функции: одна заключается в разбавлении диспергируемой в воде смолы для уменьшения связывания диспергируемой в воде смолы с терморасширяющимися микросферами в процессе расширения, чтобы терморасширяющиеся микросферы могли расширяться более свободно и полно; другая заключается в снижении содержания твердых веществ в диспергируемой в воде смоле для предотвращения снижения теплового сопротивления из-за высокой теплопроводности диспергируемой в воде смолы. Можно предположить, что какую-либо дополнительную воду не добавляют вовсе (таким образом, что смесь содержит только небольшое количество воды из диспергируемой в воде смолы и пигментной пасты), при этом может возникнуть две проблемы: первая заключается в том, что терморасширяющиеся микросферы склеиваются слишком сильно и блокируются диспергируемой в воде смолой в процессе расширения и не могут полностью и свободно расширяться, расширение микросфер блокируется и способность к вытягиванию и диспергированию диспергируемой в воде смолы снижается, и микросферы не могут полностью расшириться, при этом термоизоляционная функция микросфер полностью не используется; вторая заключается в высокой теплопроводности диспергируемой в воде смолы, которая приводит к уменьшению термоизоляционной способности: поскольку применяют меньшее количество воды, количество диспергируемой в воде смолы должно быть увеличено в составе на единицу массы, при этом теплопроводность диспергируемой в воде смолы выше, и увеличение ее количества будет неизбежно приводить к увеличению теплопроводности, т.е. снижению термоизоляционных характеристик. При рассмотрении вышеуказанных факторов легко понять результаты для варианта осуществления 11. Поскольку какую-либо дополнительную воду не добавляли в вариант осуществления 11, часть микросфер связана слишком сильно диспергируемой в воде смолой, поэтому они собираются вместе и не могут полностью расшириться, и при этом высокое содержание диспергируемой в воде смолы снижает термоизоляционные характеристики. Следовательно, при аналогичном количестве покрытия (массе во влажном состоянии) толщина образца конечного покрытия становится меньше, и разница температур становится меньше.
Судя по данным для «нормализованной разницы температур» в вариантах осуществления 8-12 при тех же или подобных других условиях, когда количество дополнительной воды составляет 200 г и 300 г, термоизоляционный эффект является наилучшим. В общем, лучше добавлять 150-350 массовых частей воды на каждые 100 массовых частей диспергируемой в воде смолы (масса во влажном состоянии).
Далее исследуют структуру и состав продукта. На фиг. 1 представлено полученное с помощью оптической микроскопии изображение нерасширенной терморасширяющейся микросферы, применяемой в вариантах осуществления настоящего изобретения. Терморасширяющиеся микросферы, применяемые в вариантах осуществления настоящего изобретения, представляют собой Expancel 043 DU 80, причем средний размер частиц составляет около 16-24 мкм, при этом материал стенок микросфер представляет собой термопластичный или термоотверждающийся полимерный материал, они могут расширяться после нагревания, и при этом диаметр увеличивается в 2 10 раз относительно исходного диаметра. Форму отдельной терморасширяющейся микросферы можно увидеть на фиг. 2. На фиг. 1 можно увидеть, что нерасширенная терморасширяющаяся микросфера представлена сферическими частицами правильной формы или псевдосферическими частицами. На фиг. 2 можно увидеть, что отдельная микросфера представлена почти сферической эллиптической формой с большой осью (внешним диаметром) длиной 24,2 мкм, малой осью (внешним диаметром) длиной 22,6 мкм и толщиной стенки около 5 мкм. Следует отметить, что если выбраны другие терморасширяющиеся микросферы из других материалов или с другими размерами, соответствующие структуры и материалы изменятся, причем эти составляющие (конкретные материалы и структуры микросфер) не должны трактоваться в качестве ограничений объема правовой охраны настоящего изобретения.
Микрофотография конечного продукта, полученного в примере 10, представлена на фиг. 3. На фиг. 3 можно увидеть, что большая часть расширенных микросфер имеет правильную или псевдосферическую форму. В некоторых участках расширенные микросферы могут иметь неправильную форму из-за сильного сдавливания между микросферами. Для удобства описания «размер» в настоящей заявке относится к диаметру правильной сферы; для псевдосферы или неправильной формы «размер» в настоящей заявке относится к диаметру сферы, имеющей такой же объем, что сфера или неправильная форма. Сравнение фиг. 1, фиг. 3 демонстрирует, что после нагревания и расширения объем микросфер увеличивается в несколько раз, при этом сферическая стенка становится тоньше и прозрачной.
Пример 13-17. Влияние разной температура спекания на результаты
Процесс получения вариантов осуществления 13-17 аналогичен процессу получения варианта осуществления 1, но при этом откорректирована температура спекания. Составы для вариантов осуществления 13-17 представлены в таблице ниже:
Таблица 4. Состав (единица измерения: г) и рабочие характеристики для вариантов осуществления 13-17
Пример
13
14
15
16
17
Impranil DLS
30
30
30
30
30
Impranil 1537
70
70
70
70
70
Expancel 043 DU 80
20
20
20
20
20
Деионизированная вода
200
200
200
200
200
BYK 093
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3
BYK 348
1
1
1
1
1
LYOPRINT PTF
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
NV 6800
20
20
20
20
20
Количество покрытия (масса во влажном состоянии)
65±5 г/м<sup>2</sup>
65±5 г/м<sup>2</sup>
65±5 г/м<sup>2</sup>
65±5 г/м<sup>2</sup>
65±5 г/м<sup>2</sup>
Условия спекания
1 минута при 140°C
1 минута при 130°C
1 минута при 120°C
1 минута при 110°C
1 минута при 150°C
Толщина образца покрытия
0,37 мм
0,32 мм
0,24 мм
0,14 мм
0,37 мм
Разница температур
9,3°C
8°C
6,8°C
4°C
9,5°C
Прочность покрытия
Достаточная
Достаточная
Достаточная
Достаточная
Достаточная
На основании результатов, представленных в таблице выше, можно увидеть, что при использовании одинакового состава и одинакового количества покрытия (массы во влажном состоянии) толщина покрытия и термоизоляционные характеристики (разница температур) связаны с температурой спекания. Чем ниже температура, тем меньше толщина сухой пленки покрытия и хуже термоизоляционные свойства (из-за недостаточного расширения терморасширяющихся микросфер); если температура составляет не более 140-150°C, толщина покрытия и разница температур являются наиболее высокими, и при этом наилучшая температура спекания составляет 140-150°C. Следует отметить, что данный оптимальный диапазон температуры спекания относится к оборудованию для спекания, а также составу и структуре применяемых терморасширяющихся микросфер. Терморасширяющиеся микросферы, применяемые в варианте осуществления согласно настоящему изобретению, представляют собой Expancel 043 DU 80. Если применяют другое оборудование для спекания и/или другие терморасширяющиеся микросферы, оптимальный диапазон температуры спекания может быть изменен.
SEM-микрофотография конечного продукта, полученного в примере 17, представлена на фиг. 4-7. Фиг. 4 представляет собой SEM-микрофотографию продукта, полученного непосредственно, фиг. 5 представляет собой SEM-микрофотографию с дополнительным увеличением продукта; фиг. 6 представляет собой SEM-микрофотографию поперечного сечения продукта, и фиг. 7 представляет собой SEM-микрофотографию поперечного сечения продукта с дополнительным увеличением. На фиг. 4-5 можно увидеть, что диаметр большей части расширенных микросфер составляет около 100 мкм. Следует отметить, что линейка в нижнем правом углу фигуры относится к длине всей линейки. Возьмем фиг. 4 в качестве примера. Расстояние от крайней левой белой линии до крайней правой белой линии соответствует 500 мкм, поэтому расстояние между двумя смежными белыми линиями составляет 50 мкм. Волокно, наблюдаемое в верхней левой части фиг. 4, представляет собой волокно в материале-основе, не в термоизоляционном материале. Поскольку сложнополиэфирная нить, применяемая в ткани-основе, характеризуется высокой теплопроводностью, с целью достижения лучшего термоизоляционного эффекта микросферы должны быть полностью покрывают ткань-основу после расширения. На размеры расширенных микросфер влияет множество факторов, таких как состав и структура терморасширяющихся микросфер, температура нагревания и продолжительность процесса расширения, доля каждого компонента и т.д. Кроме того, на размеры расширенных микросфер также влияет множество произвольных факторов, например, недостаточный нагрев в некоторых положениях приводит к недостаточному расширению микросфер, чрезмерный нагрев в некоторых положениях приводит к чрезмерному расширению микросфер, и неполное расширение некоторых микросфер из-за структурных дефектов (таких как утечка внутреннего газа и т.д.). Поэтому даже в материалах с надлежащим вспениванием есть микросферы очень большого или очень маленького размера. Например, как можно видеть на фиг. 4, размеры большей части микросфер распределены в диапазоне от 50 мкм до 150 мкм, но также имеется некоторое количество малых микросфер с размером около 20 мкм, и некоторое количество микросфер с размерами более 250 мкм. На фиг. 4-6 можно увидеть, что расширенные микросферы плотно собраны вместе. Поскольку микросферы соединены вместе посредством диспергируемой в воде смолы, можно сделать вывод, что большая часть пространства между микросферами также является закрытой. На фиг. 4 и фиг. 5 можно наблюдать очень небольшое количество разрушенных терморасширяющихся микросфер (например, в нижнем левом углу фиг. 4 и в нижнем правом углу фиг. 5). В идеальном случае каждая терморасширяющаяся микросфера полностью расширяется и не разрушается (таким образом, обеспечивая закрытость внутреннего пространства). Однако имеются определенные неконтролируемые факторы в процессе нагревания, такие как местный перегрев или некоторые дефекты микросфер. Однако растрескивание отдельных микросфер не оказывает существенного влияния термоизоляционные характеристики конечного продукта. Есть по меньшей мере две причины: 1) доля разрушенных микросфер очень мала, судя по фиг. 4, она должна составлять менее 1%; 2) даже если отдельные микросферы разрушаются, из-за скученности большого количества других микросфер вокруг внутреннее пространство разрушенных микросфер снова закрывается. Следовательно, фактически в ходе способа изготовления композиционного материала с закрытыми порами в вариантах осуществления согласно настоящему изобретению пока температура нагревания является не слишком высокой и время обработки является не слишком длительным, а большинство или большая часть микросфер не разрушаются, может быть достигнут надлежащий термоизоляционный эффект. Кроме того, необходимо отметить, что SEM-микрофотография продукта согласно варианту осуществления 17 только иллюстрирует способ реализации согласно настоящему изобретению и не может трактоваться как ограничение настоящего изобретения. Размер и форма микросфер в конечном продукте могут быть изменены в результате изменения материала и состава микросфер, температуры нагревания и времени процесса расширения, а также доли каждого компонента и других факторов.
Как показано на фиг. 4 и фиг. 5, на SEM-микрофотографиях может быть продемонстрирована только морфология поверхности конечного продукта. Если мы хотим исследовать внутреннюю структуру конечного продукта, мы должны разрезать продукт, как показано на фиг. 6 и фиг. 7. На фиг. 6 и фиг. 7 можно увидеть, что большое количество микросфер собраны вместе после расширения, занимая почти все пространство. Внутреннее пространство каждой микросферы является закрытым, поэтому газ внутри микросфер не циркулирует. Поскольку большое количество микросфер собраны вместе, пространство между микросферами по большей части является закрытым, поэтому в конечном продукте почти все газы находятся в закрытом пространстве и не могут свободно перетекать, что исключает потерю тепла, обусловленную теплопроводностью, и воздушную конвекцию, обусловленную перемещением воздуха. Однако существует проблема при изучении формы продукта после его разрезания: механическое усилие в процессе разрезания будет приводить к деформации поперечного сечения микросфер, поэтому форма микросфер в поперечном сечении изменена по сравнению с формой микросфер в фактическом продукте. С целью демонстрации формы микросфер в конечном продукте в нормальном состоянии авторы настоящего изобретения дополнительно применяли метод компьютерной томографии (CTКТ) с получением внутренней формы продукта в варианте осуществления 17, как показано на фиг. 8-10. На фиг. 8, фиг. 9 и фиг. 10 представлено исследование без разрушения в разных положениях продукта в варианте осуществления 17, поэтому они отражают внутреннюю структуру конечного продукта в его нормальном состоянии. На фиг. 8-10 можно увидеть, что большая часть микросфер являются эллиптическими, а микросферы в положениях с сильным сдавливанием имеют неправильную форму, и почти все пространства заполнены расширенными микросферами. На фиг. 10 выбирали две расширенные микросферы и точно измеряли их размеры. Размеры малой оси двух микросфер соответственно составляли 63,94 мкм (верхнее левое) и 54,53 мкм (среднее положение). Соответствующий размер большой оси должен составлять от 100 мкм до 200 мкм, при этом размеры большей части микросфер, изображенных на фиг. 10, соответствуют данной величине. Конечно, имеются также некоторые микросферы большего размера, составляющего 300-500 мкм, и имеются некоторые микросферы с меньшими размерами, составляющими 20-30 мкм. Следует отметить, что если размер нерасширенных терморасширяющихся микросфер отличается от размера Expancel 043DU80, диаметр микросфер после окончательного расширения будет отличаться.
Пример 18. Многослойный термоизоляционный материал, произведенный посредством способа нанесения многослойного покрытия
2
Для эксперимента выбрана ткань-основа с толщиной 0,28 мм и плотностью 68,5 г/м. Сначала наносят базовый слой на ткань-основу, а затем высушивают его при температуре, которая ниже температуры расширения Expancel 043DU80, и затем наносят верхний слой на высушенный базовый слой. Составы базового слоя и верхнего слоя представлены ниже:
Доля каждого компонента в базовом слое:
Диспергируемая в воде смола Impranil DLS    100;
Терморасширяющиеся микросферы Expancel 043 DU 80    40;
Деионизированная вода    300;
Противовспениватель BYK 093    0,3;
Смачивающий агент BYK348    1,0;
Загуститель LYOPRINT PTF    1,0;
Пигментная паста на водной основе NV 6800    20.
Доля каждого компонента в верхнем слое:
Диспергируемая в воде смола Impranil DLS    30;
Диспергируемая в воде смола Impranil 1537    70;
Терморасширяющиеся микросферы Expancel 043 DU 80    20;
Деионизированная вода    200;
Противовспениватель BYK 093    0,3;
Смачивающий агент BYK348    1,0;
Загуститель LYOPRINT PTF    0,5;
Пигментная паста на водной основе NV 6800    20.
Ссылаясь на рабочий режим в примере 1, под действием сдвига высокоскоростного смесителя в смесительную емкость последовательно добавляют различные компоненты согласно вышеуказанному составу, при этом подают все вещества и затем перемешивают в течение 0,5-1 часа с получением базового слоя и верхнего слоя соответственно. Перед нанесением покрытия по выбору может быть добавлен сшивающий агент.
2
2
2
Базовый слой наносят на ткань-основу с толщиной 0,28 мм и плотностью 68,5 г/м. Количество наносимого клея (масса во влажном состоянии) составляет 65±5 г/м. Затем ее спекают в печи при температуре 100°C в течение одной минуты. После высушивания (с получением нижнего изоляционного слоя) наносят верхний слой на основание нижнего изоляционного слоя, при этом количество наносимого клея (масса во влажном состоянии) составляет 130±5 г/м, и спекают в печи при 140°C в течение 1 минуты (с получением верхнего изоляционного слоя). Суммарная толщина ткани-основы со слоем покрытия составляет 0,9 мм, при этом разница температур составляет 10,5°C, прочность покрытия при истирании является очень хорошей. Толщина покрытия и величина в единицах кло могут быть увеличены посредством конструкции с двумя покрытиями. Поскольку прочность покрытия при истирании главным образом зависит от верхнего слоя, требования к прочности базового слоя при истирании могут быть снижены, при этом основное внимание уделяется улучшению его термоизоляционных характеристик. Следовательно, в базовом слое может быть увеличено количество терморасширяющихся микросфер, или могут использоваться терморасширяющиеся микросферы с другими техническими характеристиками, и возможно применение только одного вида диспергируемой в воде смолы.
Процесс получения смешанного материала в примерах 19=24 является аналогичным процессу получения из примера 1, но оборудование для нанесения покрытия в примерах 19-24 полностью отличается от ранее используемого оборудования и похоже на промышленную производственную линию. Проводят испытание образца покрытия для определения величины в единицах кло (в Национальном центре по надзору и контролю качества текстильной продукции требуется размер образца 60 см × 60 см для испытания на определение величины в единицах кло). Составы для примеров 19-24 представлены в следующей таблице:
Таблица 5. Состав (единица измерения: грамм) и рабочие характеристики для примеров 19-24
Пример
19
20
21
22
23
24
Impranil DLS
30
30
30
30
30
30
Impranil 1537
70
70
70
70
70
70
Expancel 043 DU 80
20
20
20
20
30
30
Деионизированная вода
200
200
200
200
200
200
BYK 093
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3
BYK 348
1
1
1
1
1
1
LYOPRINT PTF
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
NV 6800
20
20
20
20
20
20
Количество покрытия (масса в сухом состоянии)
6,05 г/м<sup>2</sup>
16,15 г/м<sup>2</sup>
16,5 г/м<sup>2</sup>
23,3 г/м<sup>2</sup>
25 г/м<sup>2</sup>
25,7 г/м<sup>2</sup>
Температура спекания
150°C
150°C
150°C
160°C
150°C
160°C
Интенсивность воздухообмена
70%
70%
50%
70%
70%
70%
Время спекания
1 мин
1 мин
1 мин
1 мин
1 мин
1 мин
Толщина образца покрытия
0,22 мм
0,37 мм
0,31 мм
0,32 мм
0,27 мм
0,37 мм
Толщина ткани-основы
0,28 мм
0,28 мм
0,28 мм
0,28 мм
0,28 мм
0,28 мм
Величина в кло<sup>1</sup>
0,208
0,453
0,302
0,36
0,40
0,508
Прочность покрытия
Достаточная
Достаточная
Достаточная
Достаточная
Достаточная
Достаточная
Нормализованная величина в кло<sup>2</sup>
0,95
1,22
0,97
1,13
1,48
1,37
Поверхностная плотность ткани-основы (г/м<sup>2</sup>)
68,5
68,5
68,5
68,5
68,5
68,5
Плотность покрытия<sup>3</sup> (кг/м<sup>3</sup>)
27,5
43,6
53,2
64,7
80,6
62,7
1
Примечание: испытание для определения величины в единицах кло в примерах 19-24 выполнено в Национальном центре по надзору и контролю качества текстильной продукции Китая. Номер отчета для примера 19: BA18001207-3; номер отчета для примера 20: BA18001207-1; номер отчета для примера 21: BA18001207-2; номер отчета для примера 22: BA18001308-3; номер отчета для примера 23: BA18001308-1; номер отчета для примера 24: BA18001308-2.
2
Примечание: поскольку величина в единицах кло приблизительно пропорциональна толщине образца покрытия, «нормализованную величину в единицах кло» рассчитывают путем нормализации толщины образца покрытия к 1 мм.
3
Примечание: метод расчета плотности покрытия заключается в следующем: вычитают массу ткани-основы из общей массы продуктов, включающих ткань-основу и покрытие, с получением массы покрытия; вычитают объем ткани-основы из общего объема продуктов, включающих ткань-основу и покрытие, с получением объема покрытия; делят массу покрытия на объем покрытия с получением плотности покрытия.
Отличия нанесения небольшого образца покрытия в лабораторных условиях от нанесения покрытия с помощью оборудования, похожего на производственную линию, следующие: небольшой образец покрытия в лабораторных условиях может быть нанесен только на участок размером листа бумаги A4, спекание выполняется в тупиковой печи. Печь похожей на производственную линии (также называемой «пилотной») может продуваться сверху и снизу; похожая на производственную линия представляет собой непрерывное производство, натяжение и количество покрытия контролируется более равномерно, при этом размер произведенного образца является достаточно большим для проведения испытания на определение теплового сопротивления с использованием профессиональных приборов. Испытание с применением похожей на производственную линии предназначено для проверки характеристик технических решений согласно настоящему изобретению в условиях фактического производства продукта и для лучшего отражения ценности практического применения технических решений согласно настоящему изобретению.
Проверяют характеристики состава в ходе испытания с применением похожей на производственную линии, при этом прочность при истирании и экспериментальные условия отличаются; даже при 150°C отличается интенсивность воздухообмена (принцип нагревания в похожей на производственную линии заключается в применении вентилятора, который нагнетает горячий воздух, нагретый высокотемпературным паром или масляным теплоносителем, на поверхность образца с обеспечением нагревания покрытия, поэтому при той же температуре интенсивность воздухообмена непосредственно связана с тепловой энергией, которая, в свою очередь, влияет на вспенивание микросфер и, следовательно, величину в единицах кло; обычно чем выше тепловая энергия, тем лучше будет расширение и тем больше будет величина в единицах кло; однако слишком высокая тепловая энергия будет вызывать чрезмерное расширение микросфер, что приведет к разрушению и снижению величины в единицах кло). До тех пор, пока не превышен предел расширения, установленный для терморасширяющихся микросфер, чем больше объем воздуха и толщина, тем лучше будет тепловое сопротивление. Наиболее высоких значений величины в единицах кло достигали при интенсивности воздухообмена 70% и при температуре спекания 160°C; однако при температурах выше 160°C толщина образца покрытия больше не увеличивалась, а тепловое сопротивление снижалось (что указывает на то, что произошло чрезмерное расширение микросфер, которое могло вызвать разрушение некоторых микросфер и вместе с тем повлиять на тепловое сопротивление).
Сравнительный анализ результатов в вышеуказанных примерах продемонстрировал следующие результаты.
2
2
При сравнении примера 19 и примера 20, как можно видеть из таблицы 5, составы реагентов, условия спекания и т.д. из примера 19 и примера 20 являются одинаковыми, при этом отличие заключается в количестве покрытия (массе в сухом состоянии), в примере 19 оно составляет 6,05 г/м, причем количество покрытия (масса в сухом состоянии) в примере 20 составляет 16,15 г/м, и, в конечном итоге, приводит к разнице в толщине образца покрытия. В примере 20 объем покрытия больше (масса в сухом состоянии), поэтому образец покрытия толще и характеризуется более высокой величиной в единицах кло. При одинаковых составе и условиях спекания чем выше количество покрытия (масса в сухом состоянии), тем выше содержание диспергируемой в воде смолы и выше содержание воды; поскольку как испарение воды, так и расширение микросфер являются процессами с поглощением тепла, при одинаковых условия спекания чем ниже способность к расширению микросфер и тем выше плотность, поэтому вспенивание в примере 19 является более правильным, и плотность ниже, а плотность в примере 20 выше.
Сравнивают пример 20 и пример 21. Условия эксперимента в примере 20 и примере 21 являются одинаковыми, за исключением условий спекания. В примере 20 спекание выполняют при 150°C в течение 1 минуты с интенсивностью воздухообмена сверху и снизу 70%; в примере 21 спекание выполняют при 150°C в течение 1 минуты с интенсивностью воздухообмена сверху и снизу 50 %; при этом чем выше интенсивность воздухообмена, тем более правильным является вспенивание. Касательно толщины высушенной пленки покрытия и величины в единицах кло образца, более высокие значения толщины, величины в единицах кло и нормализованной величины в единицах кло образца с покрытием в примере 20 указывают на то, что в нем представлены лучшие условия спекания. При тех же других условиях чем лучше условия спекания, тем более правильным является расширение микросферы, поэтому плотность покрытия в примере 20 меньше плотности покрытия в примере 21. Следует отметить, что имеется небольшое отличие в количестве покрытия (массе в сухом состоянии) между примером 20 и примером 21, поскольку, даже если гарантируется идентичность состава и условий нанесения покрытия, будет небольшое отличие в количестве покрытия (массе в сухом состоянии), которое в конечном итоге будет нанесено на подложку, но данное отличие будет характеризоваться пренебрежимо малым влиянием на термоизоляционные свойства продукта (например, отличие в количестве покрытия (массе в сухом состоянии) между вариантом осуществления 20 и вариантом осуществления 21 составляет лишь 2%). Аналогичную ситуацию можно наблюдать в примерах 23 и 24.
2
2
Сравнивают пример 20 с примером 22. В примере 20 количество покрытия (масса в сухом состоянии) составляет 16,15 г/м, температура спекания составляет 150°C, интенсивность воздухообмена сверху и снизу составляет 70%, время спекания составляет 1 мин; в примере 22 количество покрытия (масса в сухом состоянии) составляет 23,3 г/м, температура спекания составляет 160°C, интенсивность воздухообмена сверху и снизу составляет 70%, время спекания составляет 1 мин; другие условия являются аналогичными. Из-за большего количества покрытия (массы в сухом состоянии) в примере 22, как правило, предполагается, что в примере 22 представлены лучшие термоизоляционные характеристики и более высокая величина в единицах кло. Однако при сравнении толщины образца покрытия и значения величины в единицах кло в двух примерах может быть обнаружено, что толщина образца покрытия и значения величины в единицах кло в примере 20 значительно выше. Основная причина этого заключается в том, что температура спекания в примере 22 является слишком высокой, что приводит к разрыву большого количества микросфер в конечном продукте, в результате чего уменьшается толщина сухой пленки покрытия и снижается термоизоляционный эффект. Количество покрытия (масса в сухом состоянии) в примере 22 повышается, и при этом микросферы в середине покрытия проявляют повышенное сопротивление расширению и недостаточную степень расширения; в то же время внешние микросферы разрываются из-за высокой температуры, поэтому в примере 22 представлена более высокая плотность по сравнению с примером 20, при этом термоизоляционный эффект снижается.
Сравнивают пример 20 с примером 23. В примере 23 на 50% больше содержание микросфер и на 55% больше количество покрытия (масса в сухом состоянии) по сравнению с примером 20, но толщина образца покрытия в примере 23 и величина в единицах кло ниже, чем в примере 20. В данном случае, когда количество расширенных микросфер больше и количество покрытия (масса в сухом состоянии) больше, термоизоляционный эффект в примере 23 не лучше по сравнению с примером 20 из-за недостаточного расширения микросфер в продукте из примера 23. Поскольку все процессы испарения воды в ходе спекания, нагревания смеси и расширения микросфер сопровождаются поглощением тепла, прочность после спекания соответственно не повышается, когда количество покрытия (масса в сухом состоянии) увеличивается, что приводит к ненадлежащему расширению микросфер в конечном продукте из примера 23, и при этом толщина высушенной пленки покрытия и величина в единицах кло являются невысокими.
Сравнивают пример 23 и пример 24. Отличие между примером 23 и примером 24 заключается в том, что температура спекания в примере 24 на 10°C выше температуры спекания в примере 23. Сравнение примера 20 и примера 23 демонстрирует, что в примере 23 спекание является недостаточным, и поэтому в примере 24 представлены более высокие толщина образца покрытия и значения величины в единицах кло (включая значения нормализованной величины в единицах кло) после повышения температуры спекания, что указывает на то, что условия спекания в пример 24 лучше при том же составе.
При одинаковом составе плотность покрытия отражает фактическую степень расширения микросфер. Чем ниже плотность, тем лучше расширение микросфер, и, таким образом, можно ожидать более высокую нормализованную величину в единицах кло. При сравнении примеров 20 и 21, 20 и 22, 23 и 24 будет установлено соответствие данной закономерности. Однако в примере 19, по-видимому, нарушается данная закономерность, поскольку количество покрытия (масса в сухом состоянии) в примере 19 настолько мало, что слишком мала толщина образца покрытия, и при этом приборные испытания с проникновениями в микропоры в слое пленки обуславливают воздушную конвекцию (и, следовательно, потерю тепла), поэтому исключение в примере 19 не может рассматриваться как нарушение вышеупомянутой закономерности.
С целью определения соотношения общего объема закрытой полости и общего объема полимерной стенки в конечном продукте помимо диаметра микросфер необходимо знать диапазон значений толщины стенок микросфер. На фиг. 11-17 представлены значения толщины стенки микросфер, измеренные с помощью SEM, где фиг. 11 соответствует примеру 19, фиг. 12-13 соответствуют примеру 25, фиг. 14-15 соответствуют примеру 24, и фиг. 16-17 соответствуют примеру 21. Как можно видеть на предыдущих фиг. 3-10, разные размеры микросфер в конечном продукте сильно отличаются, поскольку на степень расширения разных микросфер влияет множество факторов, включающих толщину полимера в оболочке микросферы, количество терморасширяющегося вещества, инкапсулированного внутрь микросфер, и т.д. Из-за разной степени расширения микросфер можно предположить, что значения толщины стенки разных микросфер в конечном продукте будут отличаться, что подтверждено результатами на фиг. 11-17. Например, на фиг. 16 и 17 представлены наблюдения для продуктов из примера 21, но значения толщины стенки изменяются от более 300 нм до более 700 нм, но при этом из наблюдений следует, что толщина стенок в полностью вспененных продуктах обычно меньше, чем в недостаточно вспененных продуктах. Кроме того, легко понять, что чем полнее расширение микросфер, тем тоньше будут их стенки. Поскольку средняя толщина стенки расширенных микросфер в конечном продукте не может быть точно достигнута при текущих условиях, фиг. 11-17 помогут нам определить диапазон распределения толщины стенки. С применением в качестве примера фиг. 13 очевидно, что полимерная стенка разделена на два слоя, отделенные черной линией в середине. Стенки с каждой стороны образованы двумя расширенными микросферами, которые являются смежными и находятся в контакте, при этом черная область в середине образована диспергируемой в воде смолой. «Толщина полимерной стенки», указанная в формуле изобретения, означает суммарную толщину полимерной стенки, включающей два смежных слоя микросфер и слой диспергируемой в воде смолы между ними. Получается, что в качестве термоизоляционного материала трехслойная структура полимерной стенки может рассматриваться как единое целое без какого-либо разделения, поскольку, с одной стороны, три полимерных слоя фактически сплавляются вместе в ходе процесса нагревания, и, с другой стороны, теплопроводность полимеров, будь то полимер в микросферах, либо полимер из диспергируемой в воде смолы, существенно не отличается от теплопроводности воздуха и значительно превышает ее, поэтому с технической точки зрения целесообразно рассматривать трехслойную структуру полимерной стенки как единое целое. С целью достижения оптимальной термоизоляции авторы настоящего изобретения сочли необходимым, с одной стороны, убедиться, что пространство внутри композиционного материала с закрытыми порами является закрытым на столько, насколько это возможно, и, с другой стороны, минимизировать количество полимера, будь то полимер в терморасширяющейся микросфере или из диспергируемой в воде смолы. Соответственно, полимерная стенка с трехслойной структурой, описанной выше, не должна рассматриваться в качестве ограничения настоящего описания, при этом для достижения обеих этих целей (максимальное количество закрытого пространства и минимальное количество полимера) могут использоваться различные методы, при условии, что они являются достижимыми. Например, применяют терморасширяющуюся микросферу, которая по своей природе является липкой, поэтому диспергируемую в воде смолу можно исключить, при этом в конечном продукте присутствуют только два слоя полимера, образованных смежными микросферами. Несмотря на это (с технической точки зрения нет необходимости выполнять разделение внутренней структуры полимерной стенки, описанной выше), с целью определения соотношения общего объема закрытой полости и общего объема полимерной стенки в конечном продукте необходимо знать диапазон значений толщины отдельных стенок расширенных микросфер (т.е. толщину стенок с обеих сторон, разделенных в середине черной линией, например, как на фиг. 13; при этом черная линия в середине настолько тонкая, что фактически указывает на включение диспергируемой в воде смолы, представленной черной линией, в стенки микросфер с обеих сторон). Отдельные значения толщины стенок микросфер, полученные на фиг. 11-17, включают: 44,9 нм, 48,2 нм, 81,9 нм, 96,6 нм, 95,9 нм, 149 нм, 78,9 нм, 89 нм, 102 нм, 351 нм (граница между двумя слоями стенок микросфер на фиг. 16 четко не видна), 314 нм и 325 нм. Как показано на фиг. 8 и 9, большая часть микросфер находятся в контакте друг с другом после расширения, и на виде сверху изображено множество пересечений. На фиг. 11-17 все значения толщины стенки микросфер выбраны для измерения в среднем положении вдали от вышеуказанного пересечения.
стенка
полость
полость
стенка
3
3
3
Исходя из того, что терморасширяющиеся микросферы представляют собой правильную сферу с диаметром 100 мкм (в большей части расширенных микросфер, наблюдаемых в примерах, диаметр составляет около 100 мкм), если средняя толщина стенки отдельной микросферы составляет 5 мкм, доля объема закрытой полости и объем стенки в конечном продукте могут быть рассчитаны следующим образом: площадь поверхности отдельной сферы соответствует S = 4πr²=4*3,14*50*50=31400, поэтому объем стенки отдельной сферы соответствует V=S*h(толщина)=157000 мкм. Объем полости в микросфере соответствует V=πr*4/3=3,14*50*50*50*4/3=523333мкм. Тогда соотношение объема полости и объема стенки соответствует V: V=523333/157000=3,33. Вышеуказанное соотношение составляет 16,67, если средняя толщина стенки составляет 1 мкм, составляет 33,3, если средняя толщина стенки составляет 0,5 мкм, составляет 83,3, если средняя толщина стенки составляет 0,2 мкм, составляет 166,7, если средняя толщина стенки составляет 0,1 мкм, составляет 333,3, если средняя толщина стенки составляет 0,05 мкм, составляет 416,7, если средняя толщина стенки составляет 0,04 мкм, составляет 555,6, если средняя толщина стенки составляет 0,03 мкм, составляет 833,3, если средняя толщина стенки составляет 0,02 мкм, составляет 1666,7, если средняя толщина стенки составляет 0,01 мкм. Следует отметить, что в вышеуказанных расчетах не учитывается объем пространства между микросферами, поэтому на практике соотношение общего объема изоляционной полости и общего объема полимерных стенок будет больше вышеуказанных оценок. Кроме того, на основании данных измерений толщины стенки в примерах согласно настоящему изобретению средняя толщина стенки, составляющая 0,01 мкм, близка к пределу расширения микросфер, применяемому в экспериментах согласно настоящему изобретению, и, таким образом, соотношение объема полости и объема стенки, составляющее 1666,7, также близко к верхнему пределу. На основании вышеуказанных расчетов предполагается, что соотношение объема полости и объема стенки в примерах согласно настоящему изобретению составляет менее 2000, но если применяют другие микросферы с большей кратностью расширения, соотношение объема полости и объема стенки может превышать 2000.
Пример 25. Изготовления многослойного термоизоляционного материала посредством способа многократного нанесения покрытия - испытание на производственной линии
2
Подход в реализации ссылается на пример 18, но с масштабированием способа изготовления для испытания эффективности технического решения согласно настоящему изобретению в условиях фактического крупномасштабного производства. С применением ткани-основы толщиной 0,15 мм и удельной массой 33,3 г/м сначала наносили на ткань-основу базовый слой, устанавливали для высушивания температуру и время спекания на уровне температуры, при которой нерасширенные микросферы Expancel 043 DU80 не расширяются, и затем наносили верхний слой поверх высушенного базового слоя. Составы базового слоя и верхнего слоя представлены ниже.
Доля каждого компонента в базовом слое:
Диспергируемая в воде смола Impranil DLS    100;
Терморасширяющиеся микросферы Expancel 043 DU 80    40;
Деионизированная вода    300;
Противовспениватель BYK 093    0,3;
Смачивающий агент BYK348    1,0;
Загуститель LYOPRINT PTF    1,0;
Пигментная паста на водной основе NV 6800    20.
Доля каждого компонента в верхнем слое:
Диспергируемая в воде смола Impranil DLS    30;
Диспергируемая в воде смола Impranil 1537    70;
Терморасширяющиеся микросферы Expancel 043 DU 80    20;
Деионизированная вода    200;
Противовспениватель BYK 093    0,3;
Смачивающий агент BYK348    1,0;
Загуститель LYOPRINT PTF    0,5;
Пигментная паста на водной основе NV 6800    20.
Ссылаясь на рабочий режим в примере 1, под действием сдвига высокоскоростного смесителя в смесительную емкость последовательно добавляют различные ингредиенты согласно вышеуказанному составу, при этом подают все вещества и перемешивают в течение 0,5-1 часа. Перед составлением по выбору может быть добавлен сшивающий агент.
2
2
3
Состав базового слоя наносили на ткань-основу толщиной 0,15 мм с 65±5 г/м клея (масса во влажном состоянии) и спекали в печи при 100°C в течение 1 мин. После высушивания наносят верхний слой сверху базового слоя, при этом количество клея (масса во влажном состоянии) составляет 130±5 г/м, и спекают в печи при 150°C в течение 1 минуты. Суммарная толщина ткани-основы и образцов покрытия составляет 0,55-0,6 мм (что в результате указывает на толщину покрытия 0,40-0,45 мм), при этом величина в единицах кло составляет 0,605 (нормализованная величина в единицах кло 1,34 1,51 в пересчете на толщину покрытия 1 мм), прочность покрытия при истирании является достаточной и поверхность покрытия является прочной. Плотность термоизоляционного покрытия для данной группы экспериментов составляла 75,6 кг/м. Способ нанесения двойного покрытия может обеспечить увеличение толщины покрытия и величины в единицах кло, но при этом толщина меньше суммарной толщины при нанесении двух покрытий по отдельности; при этом прочность покрытия при истирании главным образом зависит от верхнего слоя. Поскольку прочность покрытия при истирании зависит главным образом от верхнего слоя, требование к прочности базового слоя при истирании может быть снижено, и при этом основное внимание уделяется улучшению его термоизоляционных характеристик, поэтому количество терморасширяющихся микросфер в базовом слое может быть увеличено, и может использоваться только одна диспергируемая в воде смола. Способ нанесения двойного покрытия характеризуется некоторым влиянием на способность микросфер к расширению в базовом слое из-за увеличения силы связывания смолы, при этом тепловое сопротивление улучшается, когда увеличиваются содержание микросфер и количество покрытия. Примечание: эти данные по величине в единицах кло предоставлены сторонней организацией: Центром контроля качества и испытания продукции Цзинцзянь Ихэ (Пекин): NB201805006.
2
В областях практического применения множество композиционных материалов с закрытыми порами могут быть связаны вместе в единое целое с помощью клея, или один или более композиционных материалов с закрытыми порами могут быть связаны вместе с другими материалами в единое целое с помощью клея. Например, продукты, выполненные из двух слоев согласно примеру 25, связывают вместе «лицевой стороной-к лицевой стороне» (т.е. лицевой стороной одного покрытия к лицевой стороне другого покрытия) с помощью клея с получением «сэндвич»-структуры с двумя внешними слоями подложки и промежуточным слоем материала с закрытыми порами (изоляционного материала) (также возможно наслаивание путем связывания лицевой стороны носителя с лицевой стороной другого носителя). Клеевое соединение выполняли с применением устройства для нанесения клея-расплава, произведенного Wuxi Nuoerte Machinery Co., Ltd., при этом применяемый клей представлял собой отверждаемый расплав ПУ-клея с массой в сухом состоянии 15 г/м. Суммарная толщина «сэндвич»-структуры составляет 1,21 мм, а величина в единицах кло составляет 1,11. Величина в единицах кло увеличивается после наслоения двух слоев, указывая на то, что увеличенная толщина двухслойной слоистой структуры приводит к улучшенным термоизоляционным свойствам. Композиционные материалы с закрытыми порами также могут быть связаны с другими материалами, расширяя области применения композиционных материалов с закрытыми порами. Примечание: эти данные по величине в единицах кло предоставлены Центром контроля качества и испытания продукции Цзинцзянь Ихэ (Пекин): NB201805004.
-3
-4
Композиционные материалы с закрытыми порами согласно настоящему изобретению можно применять в качестве звукопоглощающих или шумоизоляционных материалов. Отличие между звукопоглощающим материалом и шумоизоляционным материалом заключается в том, что звукопоглощающий материал направлен на величину отраженной звуковой энергии со стороны источника, при этом цель заключается в уменьшении отраженной звуковой энергии. Шумоизоляционный материал направлен на величину переданной звуковой энергии с другой стороны от источника падающего звука, при этом цель заключается в уменьшении переданной звуковой энергии. Гашение при поглощении звукопоглощающими материалами падающей звуковой энергии, как правило, составляет лишь несколько десятых, следовательно, их звукопоглощающая способность, т.е. коэффициент звукопоглощения, может быть выражена десятичной дробью; при этом шумоизоляционные материалы могут обеспечить гашение переданной звуковой энергии до падающей звуковой энергии на уровне 10-10 или меньше, с целью удобства выражения для описания уровня снижения шума применяют децибелы.
Отличие между двумя материалами заключается в том, что звукопоглощающий материал отражает лишь очень небольшую часть падающей звуковой энергии, что означает, что звуковая энергия может легко проникать в данный материал и проходить через него. Можно допустить, что материал должен быть пористым, рыхлым и воздухопроницаемым, что является типичным для пористого звукопоглощающего материала, который обычно представляет собой волокнистый, гранулированный или пеноматериал для образования пористой структуры; его структурные характеристики следующие: данный материал содержит большое количество сообщающихся микропор, проходящих от поверхности внутрь, т.е. обладает некоторой степенью воздухопроницаемости. Когда звуковые волны падают на поверхность пористого материала, вызывая колебания воздуха в микропорах, из-за сопротивления трению и вязкостного сопротивления воздуха, а также передачи тепла значительная часть акустической энергии превращается в тепловую энергию с обеспечением, таким образом, функции звукопоглощения.
В случае шумоизоляционных материалов, чтобы снизить передачу звуковой энергии, блокируя распространение звука, они не могут быть пористыми, рыхлыми, воздухопроницаемыми как звукопоглощающие материалы. Вместо этого они должны быть выполнены из тяжелых и плотных материалов, таких как стальные пластины, свинцовые плиты, кирпичные стены и т.д. Требуется, чтобы шумоизоляционный материал был плотным, без отверстий или щелей; имел большую массу. Из-за плотной текстуры шумоизоляционного материала данного типа, трудно поглощать и передавать звуковую энергию, что приводит к высокой отражающей энергии, поэтому он обладает недостаточными звукопоглощающими характеристиками.
На основании вышеизложенного анализа, можно увидеть, что композиционный материал с закрытыми порами согласно настоящему изобретению объединяет структурные характеристики вышеуказанного шумоизоляционного и звукопоглощающего материала, которые включают пористость и цельность листа. Следовательно, композиционный материал с закрытыми порами согласно настоящему изобретению обладает как шумоизоляционными, так и звукопоглощающими характеристиками.
Примеры 26-31. Влияние добавления разных количеств микросфер на теплопроводность
Таблица 6. Состав (единица измерения: грамм) и рабочие характеристики для примеров 26-31
Пример
26
27
28
29
30
31
Impranil DLS
30
30
30
30
30
30
Impranil 1537
70
70
70
70
70
70
Expancel 043 DU 80
30
20
15
10
5
0
Деионизированная вода
100
100
100
100
100
100
Эмульсии сополимера простого полиэфира и силоксана (противовспениватель)
0,2
0,2
0,2
0,2
0,2
0,2
Модифицированный простым полиэфиром полидиметилсилоксан (смачивающий и выравнивающий агент)
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
Акриловый полимер (загуститель)
0,2
0,2
0,2
0,2
0,2
0,2
Количество покрытия (масса во влажном состоянии)
50±5 г/м<sup>2</sup>
50±5 г/м<sup>2</sup>
50±5 г/м<sup>2</sup>
50±5 г/м<sup>2</sup>
50±5 г/м<sup>2</sup>
50±5 г/м<sup>2</sup>
Условия спекания
1 минута при 140°C
1 минута при 140°C
1 минута при 140°C
1 минута при 140°C
1 минута при 140°C
1 минута при 140°C
Толщина ткани-основы (мм)
0,15
0,15
0,15
0,15
0,15
0,15
Толщина образца покрытия, включая ткань-основу (мм)
0,8
0,65
0,5
0,4
0,3
0,15
Теплопроводность (Вт/м⋅K)
0,0158
0,016
0,0192
0,0208
0,0289
0,2093
Метод испытаний для определения теплопроводности представляет собой метод с применением плоского источника тепла (нагретого диска) при переменном режиме, при этом условия испытания для определения теплопроводности следующие:
Модель прибора: TPS3500
Испытательный модуль: базовый модуль, односторонний метод
Тип датчика: Kapton 7577
Тепловая мощность: 10 мВт
Время испытания: 1 с
Температура окружающей среды: 26±0,5°C
Материал сравнения в нижней части: кварц
Материал сравнения в верхней части: пенополистирол.
Анализ результатов вышеуказанных испытаний выполняют следующим образом.
2
Образец из примера 31 представляет собой обычное полиуретановое покрытие без добавления в композиционный материал терморасширяющихся микросфер, при этом толщина покрытия обусловлена только количеством покрытия, и поскольку количество покрытия во влажном состоянии, составляющее 50 г/м, является небольшой величиной, конечное сухое покрытие является очень тонким, и суммарная измеренная толщина образца покрытия, включающего ткань-основу, почти равна толщине собственно ткани-основы. Поскольку как ткань-основа, так и полиуретановая пленка покрытия представляют собой твердые полимерные материалы, теплопроводность является высокой и находится на уровне 0,2093 Вт/м⋅K.
При добавлении терморасширяющихся микросфер в состав терморасширяющиеся микросферы расширяются после нагревания, поэтому толщина покрытия значительно увеличивается и увеличивается еще с увеличением добавленного количества микросфер (примеры 26-30); другой результат добавления микросфер заключается в образовании в пленке покрытия большого количества закрытых пор, что может эффективно снижать теплопроводность пленки покрытия (примеры 26-30); но когда количество добавленных микросфер увеличивается до определенной степени, микросферы сдавливают друг друга в процессе вспенивания, конкурируя за поглощение энергии в ходе спекания. Поэтому микросферы не могут полностью расшириться, и больше не может быть снижена теплопроводность. Самая низкая теплопроводность достигается при добавлении терморасширяющихся микросфер в количестве 20-30 массовых частей.
В вышеприведенном содержании представлены только типичные варианты осуществления настоящего изобретения, и оно не предназначено для ограничения объема правовой охраны настоящего изобретения. Объем правовой охраны настоящего изобретения определяется прилагаемой формулой изобретения.
Настоящая заявка испрашивает приоритет согласно заявке на патент Китая №201811051379.3, поданной 10 сентября 2018 г., при этом содержание вышеуказанной заявки на патент Китая полностью включено в качестве части настоящей заявки посредством ссылки.