Os pesquisadores criaram compósitos PCM incorporando óleo de coco ou octadecanol na gelatina que foi modificada com ácidos graxos no início do processo. Para melhorar a capacidade dos tecidos de algodão para controlar a temperatura, esses compósitos foram aplicados aos respectivos tecidos.
Fundo
Os PCMs são utilizados em tecidos para criar tecidos termorregulados, coletando e liberando calor latente à medida que as fases mudam. No entanto, como os PCMs podem derreter e vazar, eles exigem um material estável para conter e manter a funcionalidade.
Para combater isso, diferentes materiais hospedeiros foram criados, como polímeros naturais, como a gelatina. A gelatina é especialmente boa porque possui alto peso molecular, degradabilidade e não toxicidade.
O óleo de coco, que compartilha uma alta capacidade de calor latente, teve aplicação limitada em tecidos quando tiver essa promessa. Este trabalho investigou seu potencial como um PCM natural, econômico e ecológico para aplicações em têxteis.
Métodos
Os compósitos de PCM foram produzidos pela mistura de ésteres ácidos com gelatina com óleo de coco ou octadecanol em diferentes proporções molares (10 %, 20 %e 30 %). A mistura foi então aquecida a 90 ° C por duas horas. As soluções de tratamento para tecidos foram produzidas dispersando os compósitos em água em concentrações de 30, 50 e 100 g/L usando um surfactante como ajuda de dispersão.
Os tecidos de algodão foram tratados com as soluções PCM por meio do processo de cura-esculha. Isso implicava preencher o tecido, secando a 80 ° C por 15 minutos e subsequentemente curando em um forno de ar a 100 ° C por cinco minutos. Dois métodos de tingimento foram explorados: um em que o tecido foi pré-tratado antes do tingimento com um corante reativo (tratado-tingido) e outro no qual o tingimento foi realizado antes do tratamento com PCM (tingido de tratamento).
As amostras tratadas e não tratadas de tecidos foram estudadas por espectroscopia infravermelha de transformar Fourier (FTIR), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e calorimetria diferencial de varredura (DSC) dentro de uma faixa de temperatura de 0 a 70 ° C. O desempenho térmico dos tecidos tratados com PCM foi medido pelo índice de duração e o isolamento foi medido pela resistência à transferência de calor seco.
As propriedades da cor do corante foram determinadas com um espectrofotômetro de refletância do datacolor. A rapidez de lavagem, a resistência à tração e o alongamento no intervalo dos tecidos tingidos também foram testados.
Resultados e discussão
Os tecidos de algodão revestidos com compósitos PCM (preparados a partir de gelatina, ácido esteárico e óleo de octadecanol ou coco) apresentaram melhor gerenciamento térmico do que o pano não tratado. Os tratamentos aumentaram o isolamento térmico do tecido e diminuição das flutuações de temperatura. A combinação de gelatina/ácido esteárico/óleo de coco apresentou maior capacidade de armazenamento de calor latente do que o composto com base no octadecanol e no material não revestido.
A microscopia mostrou que ambos os compósitos PCM desenvolveram uma camada fina uniforme na superfície da fibra, que melhorou a retenção de calor e o desempenho térmico. Os tecidos tratados com PCM demonstraram maior conforto e exibiram características aprimoradas de cores em comparação com tecidos não tratados.
Ao comparar técnicas de tingimento, os materiais que foram tingidos pela primeira vez e depois tratados apresentaram maior condutividade térmica e armazenamento de calor do que aqueles que foram tratados antes do tingimento. Os testes de condutividade térmica revelaram que os tecidos tratados com óleo de octadecanol e de coco apresentaram condutividade significativamente maior que os tecidos não tratados, com tecidos tratados com tingimentos com os valores mais baixos.
Os testes de durabilidade indicaram menor perda de desempenho após cinco ciclos de lavagem, mas as propriedades novamente obtidas pelo décimo ciclo. O tecido tratado retinha a propriedade de armazenamento de calor e as alterações de força de cor estavam dentro dos limites toleráveis.
Conclusão
A pesquisa indica que tecidos renováveis tratados com PCM, como o óleo de coco, têm a capacidade de melhorar o conforto térmico dos tecidos de algodão com eficiência. O óleo de coco, em combinação com gelatina e ácido esteárico, teve um desempenho melhor que o octadecanol na regulação da temperatura e apresenta uma alternativa viável e barata.
Embora a camada PCM tenha diminuído bastante a espessura do tecido, ele aumentou o isolamento, criando uma superfície estável de captura de calor. Esses achados indicam que os tratamentos naturais para PCM são um método promissor para tornar roupas confortáveis e termicamente adaptativas.
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