Come funziona il tessuto di raffreddamento PCM: cambiamento di fase, accumulo termico e le domande che gli acquirenti dovrebbero porsi

Serie di tessuti rinfrescanti | 02

Una spiegazione pratica di cosa possono fare i materiali a cambiamento di fase in un tessuto, quali sono i loro limiti fisici e come specificarli con sicurezza.

Risposta breve
Il tessuto PCM utilizza un materiale a cambiamento di fase che assorbe calore quando si fonde e lo rilascia quando si solidifica. Può quindi ammortizzare brevi sbalzi di temperatura intorno al corpo. Ha una capacità limitata, quindi necessita di un intervallo di cambiamento di fase adeguato, di un supporto compatibile e della possibilità di ricaricarsi prima di poter ripetere il ciclo.

PCM estende il comfort oltre il primo tocco fresco

Il raffreddamento Q-max agisce nell'istante in cui la pelle entra in contatto con il tessuto. Questa prima sensazione può essere preziosa, ma svanisce naturalmente man mano che il tessuto e la superficie a contatto con la pelle raggiungono l'equilibrio termico. I materiali a cambiamento di fase agiscono su una scala temporale diversa. Assorbono parte del calore che si accumula durante un aumento di temperatura, per poi rilasciare l'energia immagazzinata in un secondo momento, quando il sistema si raffredda.

Questo rende il PCM rilevante in situazioni con condizioni variabili. Un corridore può passare dal riscaldamento a uno sforzo intenso per poi recuperare. Un viaggiatore può lasciare il caldo esterno per l'aria condizionata. L'abbigliamento da notte e la biancheria da letto possono subire variazioni di temperatura cutanea durante la notte. Il PCM è progettato per ridurre la bruschezza di questi cambiamenti quando la formulazione e la struttura del tessuto sono adatte al caso d'uso.

Come funziona il ciclo di cambiamento di fase in un tessuto

I materiali a cambiamento di fase (PCM) tessili vengono spesso utilizzati in forma microincapsulata. Ogni capsula contiene un materiale che cambia stato all'interno di un intervallo di temperatura selezionato. Quando la temperatura raggiunge tale intervallo, il PCM passa dallo stato solido a quello liquido e assorbe calore latente. Quando la temperatura diminuisce, si risolidifica e rilascia il calore immagazzinato.

La parola chiave è "tamponamento". Il PCM rallenta una variazione di temperatura mentre sta attivamente cambiando fase. Non crea un raffreddamento illimitato e non sostituisce la traspirabilità, il trasporto del sudore o la protezione solare. Una volta fuso, il PCM necessita di tempo di raffreddamento per tornare allo stato solido prima che lo stesso effetto di accumulo di calore sia nuovamente disponibile.

Schema di microcapsule di PCM che assorbono calore durante la fusione e rilasciano il calore immagazzinato durante la solidificazione
Figura 1. Il ciclo base di accumulo del calore latente in un tessuto PCM.

Cosa bisogna specificare prima di selezionare un PCM

Il PCM non è un materiale monolitico con una temperatura di transizione di fase fissa. L'intervallo di temperatura di transizione di fase deve essere scelto in base alle specifiche condizioni di utilizzo. Una formulazione pensata per il comfort estivo a contatto con la pelle potrebbe essere diversa da una destinata a stabilizzare la biancheria da letto, l'abbigliamento da lavoro o un capo indossato durante le transizioni tra temperature fredde e calde.

SpecificazionePerché è importante nel tessuto finito
temperatura di cambiamento di faseIl PCM deve attivarsi nell'intervallo di temperatura che chi lo indossa effettivamente sperimenterà.
capacità di calore latenteLa capacità indica la quantità di calore che può essere immagazzinata, in funzione della massa del tessuto e del carico di PCM.
Percorso di trasporto e integrazioneLa finitura superficiale, il sistema a filamento e il sistema a fibra discontinua comportano diversi compromessi in termini di maneggevolezza, lavorabilità e durata.
Costruzione in tessutoIl peso, la porosità, l'elasticità e la miscela di fibre influenzano la velocità con cui il calore raggiunge il PCM e la sensazione al tatto del prodotto.
Requisito di curaLe prove di lavaggio e abrasione appropriate devono rispecchiare il prodotto finale e la sua durata di vita prevista.

La capacità di accumulo termico è utile solo nel contesto del test

Annie's Smartex elenca tessuti finiti microincapsulati con PCM con una capacità di accumulo di calore dichiarata da 40 a 60 J/m2La sua composizione naturale in nylon PCM e tessuto di poliestere fornisce una media di 39 J/m2 e un valore di picco di 60 J/m2Questi dati aiutano a confrontare i percorsi di prodotto pubblicati. Non devono essere considerati come una valutazione universale delle prestazioni per ogni tessuto PCM.

Un acquirente dovrebbe richiedere le condizioni di prova complete, la costruzione del campione e l'unità quando confronta i dati di capacità. Il valore diventa commercialmente utile solo quando viene collegato al peso di un capo, a uno scenario di utilizzo e a una durata di cura prevista.

Grafico a barre dei valori pubblicati relativi all'accumulo di calore per tessuti trattati con PCM e tessuti in nylon o poliestere con PCM naturale.
Figura 2. Grafico in inglese basato sui dati relativi all'accumulo di calore pubblicati sulla pagina del prodotto Smartex PCM di Annie.

La finitura superficiale, il filamento sintetico e la fibra discontinua servono a esigenze diverse

Il PCM può essere aggiunto a un tessuto esistente tramite una finitura microincapsulata. Questa soluzione può essere pratica quando un marchio ha bisogno di applicare il PCM a una struttura specifica. Annie's Smartex presenta questa soluzione sul suo sito web. Tessuto a cambiamento di fase (PCM) per la regolazione della temperatura pagina. La discussione sulla durabilità si concentra quindi sulla ritenzione della capsula, sull'abrasione e sull'obiettivo del lavaggio.

L'integrazione di PCM in un filamento sintetico rappresenta una diversa via di sviluppo. Può essere adatta a tessuti tecnici a maglia e a trama, dove la consistenza del filato e le prestazioni ripetibili sono importanti. Il livello di carico, le condizioni di filatura, il processo di tintura e la sensazione al tatto desiderata devono essere considerati congiuntamente. La stessa famiglia di prodotti include opzioni di nylon e poliestere con PCM naturale per questo tipo di sviluppo di tessuti ad alte prestazioni.

Fibra in fiocco Skinkey PCM Lyocell Aggiunge una terza opzione per le applicazioni a contatto con la pelle. Annie's Smartex si posiziona come ideale per pigiami, intimo e biancheria da letto di alta gamma, dove morbidezza e comfort sulla pelle sono elementi fondamentali nella scelta del materiale. La filatura a fibra corta offre inoltre ai marchi la flessibilità di creare una miscela di filati in base alla mano e alla struttura desiderate.

percorso PCMPossibili punti di forzaQuestioni da risolvere prima dell'approvazione
Finitura del tessuto microincapsulataApplicazione flessibile su tessuti selezionatiQuanta capacità e aspetto rimangono dopo il ciclo di lavaggio e abrasione richiesto?
Filamento sintetico PCMSistema di filati ingegnerizzati per tessuti performanti a maglia o a tramaQuali sono i vincoli relativi a lavorazione, tintura, caricamento e sensazione al tatto?
fibra a graffetta PCMPotenziale di sviluppo di filati morbidi e aderenti alla pelleQuale miscela e quale struttura preservano il comfort raggiungendo al contempo l'obiettivo termico?

Percorsi di prodotto rilevanti di Annie's Smartex

Bisogno di sviluppoPercorso del prodotto rilevantePerché merita di essere discusso
PCM aggiunto a una struttura di tessuto selezionataTessuto a cambiamento di fase (PCM) per la regolazione della temperaturaFornisce un punto di riferimento pubblicato per i percorsi del materiale a cambiamento di fase (PCM) nei tessuti finiti e per i valori di accumulo di calore.
Sviluppo di filati PCM a contatto con la pelleFibra Skinkey PCMRilevante per lo sviluppo di tessuti termoregolatori, dove l'integrazione a livello di filato e il comfort cutaneo sono fondamentali.
Tessuto morbido in PCM per pigiami e biancheria da letto di alta qualitàFibra in fiocco Skinkey PCM LyocellPosiziona il sistema PCM in un percorso di fibre di Lyocell a graffetta per applicazioni a contatto con la pelle.

Il PCM funziona al meglio se integrato in un sistema di raffreddamento tessile.

Il PCM è un percorso all'interno di un sistema di comfort più ampio. Q-max favorisce la sensazione di freschezza al primo tocco. Le strutture di gestione dell'umidità convogliano il sudore verso una superficie di evaporazione. I filati riflettenti NIR possono ridurre l'assorbimento di calore solare in presenza di luce solare diretta. Il PCM aiuta ad ammortizzare le variazioni di temperatura all'interno del suo intervallo di transizione selezionato. Ad esempio, Filato traspirante 8C Pro può essere preso in considerazione quando il rapido movimento del sudore è parte dell'applicazione, mentre il PCM risponde a un requisito di tamponamento termico separato.

TecnologiaAzione principaleQuando aggiunge il massimo valore
Q-max tocco frescoTrasferimento iniziale rapido del calore dalla pelle al tessuto.Quando il comfort al primo contatto è importante
PCMTamponamento del calore latente attorno a una temperatura selezionataQuando chi lo indossa sperimenta brevi picchi di calore o ripetuti cambiamenti di temperatura
Struttura traspiranteTrasporto del sudore che favorisce l'evaporazioneDurante l'uso attivo in cui il flusso d'aria e l'umidità consentono l'evaporazione
riflessione NIRRidotto assorbimento del calore solareIn indumenti e attrezzature da esterno esposti al sole
La disciplina nelle richieste di risarcimento è importante
I materiali a cambiamento di fase (PCM) dovrebbero essere commercializzati come soluzioni per la regolazione della temperatura, con la presentazione di prove scientifiche a supporto. È opportuno evitare di promettere una refrigerazione continua, una durata di raffreddamento illimitata o una percentuale di riduzione della condensa generalizzata, a meno che tale risultato non sia dimostrato per il prodotto specifico e nelle condizioni di prova dichiarate.

Dove PCM dimostra il suo valore nelle applicazioni reali

Il PCM è particolarmente utile quando il livello di attività o le condizioni ambientali cambiano. Annie's Smartex elenca applicazioni che includono abbigliamento sportivo, attrezzature per attività all'aperto, sport invernali, biancheria da letto, abbigliamento casual, abbigliamento tecnico da lavoro, calzature e prodotti per sedute. I tre scenari seguenti mostrano perché lo stesso principio di termoregolazione può essere adattato a prodotti molto diversi.

Escursionista con indosso una giacca da esterno leggera e termoregolatrice in condizioni meteorologiche montane variabili.

Abbigliamento da viaggio e per attività all'aperto

Utile quando le condizioni meteorologiche, l'altitudine, lo sforzo e i periodi di riposo cambiano nel corso della giornata. Questo è un caso d'uso naturale per Tessuto termoregolatore PCM in giacche leggere, strati e indumenti da viaggio.

Sciatore di fondo che indossa abbigliamento sportivo termoregolante in PCM in condizioni invernali

sport invernali e abbigliamento tecnico

Lo sci di fondo e attività simili combinano un elevato sforzo fisico con rapidi periodi di raffreddamento. I materiali a cambiamento di fase (PCM) possono contribuire ad ammortizzare queste transizioni di temperatura quando l'intervallo di cambiamento di fase e la struttura del tessuto sono selezionati in base al caso d'uso.

Biancheria da letto di alta qualità e ambiente per il sonno progettato per un comfort termoregolante.

Biancheria da letto e comfort per il sonno

I prodotti per il sonno sono soggetti a variazioni di temperatura con ritmi diversi. Fibra in fiocco Skinkey PCM Lyocell è rilevante per l'abbigliamento da notte a contatto con la pelle, la biancheria da letto di alta qualità e lo sviluppo di tessuti morbidi per la casa.

Lista di controllo per gli acquirenti per lo sviluppo di tessuti PCM

  1. Definisci il profilo dell'utilizzatore, del clima e dell'attività prima di selezionare la gamma di commutazione di fase.
  2. Richiedi informazioni su capacità produttiva, unità di misura, metodo di prova e campione per il filato o il tessuto specifico.
  3. Scegliere il percorso di integrazione che meglio si adatta alla sensazione tattile desiderata, al processo produttivo e ai requisiti di manutenzione.
  4. Stabilisci i requisiti di lavaggio e abrasione prima di approvare l'affermazione di marketing.
  5. Testa il PCM con dati relativi alla traspirabilità e alla gestione dell'umidità, poiché il comfort termico è il risultato di un sistema completo.

Il raffreddamento a cambiamento di fase (PCM) e il raffreddamento a contatto rispondono a diverse esigenze in termini di comfort.

La guida completa ai tessuti rinfrescanti confronta tutte e cinque le soluzioni di raffreddamento, spiega quali dati richiedere e mette in relazione le scelte tecnologiche con il clima e l'utilizzo finale.

Scarica la Guida ai Tessuti Rinfrescanti

Fonti e riferimenti ai prodotti
Tessuto termoregolatore Smartex PCM di Annie
Fibra PCM con regolazione della temperatura Skinkey
Fibra in fiocco Skinkey PCM Lyocell

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