Ламинарная структура, обеспечивающая адаптивную теплоизоляцию

Ламинарная структура, обеспечивающая адаптивную теплоизоляцию

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Настоящее изобретение относится к структурам, обеспечивающим адаптивную теплоизоляцию, и, в частности, относится к ламинарной структуре, обеспечивающей адаптивную теплоизоляцию. Такая ламинарная структура может использоваться при конструировании тканей или текстиля, в особенности в приложениях для средств индивидуальной защиты, например в одежде, такой как защитная одежда или другие функциональные предметы одежды, такие как перчатки.

Защитная одежда или функциональная одежда обычно используются в таких применениях, как тушение пожаров, охрана общественного порядка, военная или промышленная работа, где требуется предохранение владельца от экологического воздействия или где требуется обеспечить желаемые функциональные характеристики в данных условиях окружающей среды. От одежды может требоваться предохранять владельца от тепла, пламени или воздействия жидкостей. С другой стороны, желательно, чтобы одежда обеспечивала достаточный комфорт для владельца, чтобы он был в состоянии выполнять работу, которую он должен делать.

Что касается одежды для пожарных как одного из приложений, в которых используются защитная одежда или функциональная одежда, такая одежда должна обеспечивать, с одной стороны, существенную степень теплоизоляции от пламени и тепла. Это требует от одежды эффективно подавлять теплопередачу через одежду от внешней стороны к внутренней. С другой стороны, одежда пожарного должна обеспечивать достаточную гибкость и способность дышать, чтобы позволить пожарному эффективно выполнять свою работу в этой одежде. Это требует, чтобы одежда до некоторой степени позволяла перенос водяного пара (паропроницаемость) через одежду от внутренней стороны к внешней стороне.

От одежды пожарного требуется, чтобы ее теплоизоляция была эффективной в широком диапазоне температур окружающей среды: как крайний случай, одежда пожарного обязана обеспечивать достаточную теплоизоляцию, чтобы защитить пожарного от выбросов прямого пламени, где температура окружающей среды может быть приблизительно 1000°C и выше. В таком случае одежда будет, по меньшей мере временно, подвергнута воздействию на ее внешнюю оболочку температуры приблизительно 800°C-900°C. В случае серьезных пожаров, тем не менее, внешняя оболочка одежды скорее всего будет находиться при температурах до приблизительно 350°C, когда пожарный должен будет близко подходить к пламени. Температуры на поверхности кожи пожарного предпочтительно должны быть снижены так, чтобы они не повышались более чем на приблизительно 24°C.

В технических задачах, не связанных с огнем, традиционная одежда пожарного предлагает такой уровень тепловых рабочих характеристик, которые обычно не требуются и приводят к пониженному комфорту (как, например, низкая паропроницаемость одежды) благодаря толстым и тяжелым слоям одежды. В таких применениях, как упомянутая выше одежда пожарного, в которых одежда должна обеспечивать широкий диапазон теплоизоляции, обычно трудно удовлетворить всем техническим условиям с помощью статических структур, то есть структур, обеспечивающих теплоизоляцию, как требуется в худшем варианте развития событий, в течение всего времени.

Было предложено несколько динамических концепций. Основная идея таких динамических концепций заключается в том, чтобы создать структуру, которая обеспечивает различные степени теплоизоляции в соответствии с конкретными условиями окружающей среды. Такая теплоизоляция может адаптироваться к температуре внешней среды, воспринимаемой структурой на ее внешней стороне и/или на ее внутренней стороне.

В области противопожарной защиты была разработана концепция разбухающих систем, которая используется во множестве применений, например в разбухающих уплотнениях для пожарных дверей или в форме разбухающих покрытий для труб. Такие разбухающие системы обычно включают в себя разбухающее вещество, имеющее твердое тело, которое вспенивается при нагревании, увеличивая таким образом объем и благодаря этому увеличивая свои защитные свойства. Обычно такой процесс пенообразования начинается, когда температура разбухающего вещества достигает предопределенной температуры активации. В результате процесса пенообразования разбухающее вещество становится пористым, то есть уменьшает свою плотность и увеличивает свой объем, сохраняя свою твердую структуру. Типичными разбухающими веществами являются силикат натрия, расширяющийся графит или материалы, содержащие углерод и существенное количество гидратов.

Было предложено использовать разбухающие материалы для того, чтобы производить одежду для пожарных или другую функциональную одежду. Американский патент №2009/0111345A1 раскрывает структуру, обеспечивающую адаптивную изоляцию для водонепроницаемой и паропроницаемой ткани/одежды, чтобы защитить владельца от тепла или пламени, сохраняя при этом способность ткани дышать. Разбухающее вещество на основе смеси полимерной смолы и расширяющегося графита помещается между огнезащитным барьером и водоотталкивающим барьером. Американский патент №2009/0111345A1 определяет температуру активации приблизительно как 200°C и увеличение объема разбухающего вещества по меньшей мере на 200% после выдержки при температуре 300°C в течение 90 с. Испытания показали, что этот подход имеет ограничения при применении к тканям одежды для пожарных.

Другой подход для производства огнезащитного гибкого материала, который обеспечивает теплозащиту посредством разбухающего механизма, описан в патентной заявке WO 2009/025892A2. В этом материале множество дискретных защитных пластинок прикрепляются к наружной поверхности гибкой тканевой подложки на некотором расстоянии друг от друга. Защитные пластинки включают в себя разбухающий материал, который значительно расширяется при достаточном нагревании. Таким образом, после активации формируется непрерывная теплоизолирующая и огнезащитная пленка внешней оболочки. В одном варианте осуществления защитные пластинки включают в себя расширяющиеся при нагревании микрокапсулы, которые включают в себя воду или водный раствор, который испаряется при нагревании, поглощая таким образом тепло от источника пламени и расширяя микрокапсулы до тех пор, пока они не разорвутся и не освободят свое содержимое для того, чтобы отогнать кислород и остудить пламя. Температуры активации содержащих воду микрокапсул, как сообщается, составляют приблизительно 100°C-400°C.

В качестве альтернативы разбухающим системам было предложено обеспечивать адаптивную теплоизоляцию для одежды пожарного, используя сплав, обладающий эффектом запоминания формы, или биметаллический материал, см. Патентную заявку WO 99/05926A1. В соответствии с этим подходом динамическая, адаптирующаяся к температуре система изоляции основана на прокладочном материале, расположенном между тканью внешней оболочки и тканью внутренней подкладки. Прокладочный материал может быть сплавом, обладающим эффектом запоминания формы, имеющим запомненную спиральную форму, изогнутую форму либо форму витков, или может быть биметаллическими полосками или дисками. Сообщается, что температуры активации составляют приблизительно 65°C-75°C (сплав с эффектом запоминания формы) и 50°C (биметаллические полоски). В отличие от предложений, основанных на разбухающих системах, обсужденных выше, патентная заявка WO 99/05926A1 в принципе обеспечивает обратимую систему, которая может выдерживать множество циклов активации/деактивации.

Патентная заявка WO 2008/097637A1 раскрывает композитную тканевую систему, имеющую тепловой барьер, включающий в себя ткань внешней оболочки, барьер для влаги и тепловую подкладку. Тепловая подкладка включает в себя по меньшей мере одну расширяющуюся при нагревании огнеупорную ткань, изготовленную из гофрированных термостойких волокон, удерживаемых в неактивизированном состоянии в сжатом виде термопластическим связующим веществом. Сообщается, что когда тепловая подкладка подвергается нагреву или воздействию огня, подкладка увеличивает свою толщину по меньшей мере в три раза.

Настоящее изобретение нацелено на обеспечение улучшенной ламинарной структуры, обеспечивающей адаптивную теплоизоляцию от высоких температур. В конкретной заявке настоящее изобретение нацелено на обеспечение ткани для использования в защитной и/или функциональной одежде, особенно для использования в одежде для пожарных, причем упомянутая ткань включает в себя такую улучшенную ламинарную структуру.

Настоящее изобретение предлагает ламинарную структуру, обеспечивающую адаптивную теплоизоляцию, включающую в себя первый слой, второй слой, по меньшей мере одну внешнюю полость, предусмотренную между первым слоем и вторым слоем, по меньшей мере одну внутреннюю полость, заключенную в оболочку, включенную во внешнюю полость, и агент, вырабатывающий газ, имеющий неактивизированную конфигурацию и активизированную конфигурацию, адаптированный так, чтобы изменяться из неактивизированной конфигурации в активизированную конфигурацию, например увеличивать давление газа по меньшей мере во внутренней полости, в ответ на увеличение температуры во внутренней полости, причем первый слой, второй слой, внешняя полость и внутренняя полость устроены таким образом, что интервал между первым слоем и вторым слоем увеличивается в ответ на увеличение давления газа во внутренней полости.

Настоящее изобретение предлагает адаптивную теплоизоляционную структуру, которая увеличивает свою способность к теплоизоляции в ответ на увеличение температуры. В последнее время было продемонстрировано, что такая структура может показать явное увеличение способности к теплоизоляции, когда температура увеличивается от диапазона нормальных или рабочих температур до диапазона повышенных температур. В некоторых вариантах осуществления может быть получено явное увеличение от первой (обычно более низкой) способности к теплоизоляции при более низких температурах ко второй (обычно более высокой) способности к теплоизоляции при более высоких температурах. В предпочтительных вариантах осуществления явное увеличение способности к теплоизоляции может быть связано с температурой активации, то есть структура активизируется тогда, когда температура увеличивается до температуры активации или выше. Ламинарная структура по настоящему изобретению может, в частности, обеспечить множественное поэтапное увеличение способности к теплоизоляции в соответствии с различными температурами активации.

Используемый в настоящем документе термин «ламинарная структура» определяет структуру, которая имеет, по меньшей мере в неактивизированной конфигурации агента, вырабатывающего газ, плоскую или листовую конфигурацию, простирающуюся существенно в боковых направлениях, определяемых направлениями длины и ширины, и являющуюся тонкой. Конфигурация считается тонкой, если она имеет толщину в направлении, ортогональном к направлениям длины и ширины, которая намного меньше, чем длина и ширина. В типичных применениях ламинарная структура, определенная в настоящем документе, будет гибкой ламинарной структурой по отношению к изгибаемой или жесткой ламинарной структуре.

Первый и второй слои могут быть слоями, расположенными так, чтобы они были обращены друг к другу в направлении толщины ламинарной структуры. Первый и второй слои необязательно должны быть смежными слоями. Помимо внешней полости и внутренней полости между первым и вторым слоями могут быть вставлены другие элементы конструкции ламинарной структуры, например изолирующий материал. Первый и второй слои будут обычно проходить существенно параллельно друг другу и ортогонально к направлению толщины. Расстояние между первым и вторым слоями может быть измерено в направлении толщины. В случае, если первый и/или второй слои не находятся в одной и той же плоскости, но имеют структуру с выпуклостями и/или впадинами, расстояние между слоями относится к данной справочной плоскости. В практических реализациях первый и второй слои могут быть, например, слоями ткани, например внутренним тканевым слоем и внешним тканевым слоем, с внешней полостью и внутренней полостью, расположенными между первым слоем и вторым слоем. Первый слой и второй слой могут упоминаться как внутренний слой и наружный слой соответственно. В применениях ламинарной структуры по настоящему изобретению к тканям, используемым в одежде, термин "внутренний слой" означает слой, который направлен к телу владельца и обычно расположен настолько близко к коже владельца, насколько это возможно, тогда как термин "наружный слой" означает слой, который направлен наружу от тела владельца к окружающей среде.

Будучи подвергнутым увеличению температуры, агент, вырабатывающий газ, начнет производить газ во внутренней полости, и, следовательно, давление газа во внутренней полости увеличится. Увеличение давления газа во внутренней полости приводит к "раздуванию" внутренней полости. В результате раздувания внутренняя полость увеличивает свою толщину и таким образом увеличивает расстояние между первым и вторым слоями. Результатом будет то, что между первым слоем и вторым слоем будет сформирован "слой, содержащий газ", который обеспечивает эффективную теплоизоляцию из-за низкой теплопроводности газа, а также из-за увеличенного расстояния между первым и вторым слоем.

Агент, вырабатывающий газ, является "двигателем" для перемещения первого и второго слоев друг от друга, чтобы увеличить расстояние между первым и вторым слоями и увеличить изолирующий объем. В зависимости от температуры агент, вырабатывающий газ, может иметь неактивизированную конфигурацию и активизированную конфигурацию. В неактивизированной конфигурации агента, вырабатывающего газ, адаптивная теплоизоляционная структура находится в своем неактивизированном состоянии. Активизированное состояние адаптивной теплоизолирующей ламинарной структуры получается путем изменения конфигурации агента, вырабатывающего газ. Агент, вырабатывающий газ, может быть любой жидкостью, твердым телом, или гелем, или комбинациями перечисленного. Образование газа может происходить посредством материального превращения (то есть фазового перехода от жидкости к газу и/или от твердого состояния к газу и/или высвобождения адсорбированных газов), или посредством химического превращения (то есть химической реакции, высвобождающей по меньшей мере один газообразный продукт), или посредством комбинаций перечисленного. Было установлено, что желаемый порог активации агента, вырабатывающего газ, например температура активации, может быть легко настроен путем использования агента, вырабатывающего газ, в форме смеси по меньшей мере двух соединений. Например жидкий агент, вырабатывающий газ, имеющий желаемую температуру кипения, может быть обеспечен путем смешивания двух или более жидкостей.

В соответствии с настоящим изобретением внешняя полость, внутренняя полость и агент, вырабатывающий газ, формируют термически активируемую надувную композитную структуру, которая при воздействии на нее повышенной температуры увеличивает свой объем. Настоящее изобретение таким образом предлагает эффект, напоминающий поведение веществ, разбухающих при воздействии на них повышенной температуры, но использует процесс, полностью отличающийся от вспучивания. В ламинарной структуре, описанной в настоящем документе, внешняя полость, внутренняя полость и агент, вырабатывающий газ, конфигурируются таким способом, что увеличение объема приводит к явному увеличению расстояния между первым и вторым слоями. Таким образом, между первым и вторым слоями создается изолирующий объем, заполненный по существу воздухом и/или газом. В отличие от известных разбухающих веществ, которые изменяют конфигурацию с компактной твердой структуры на пористую твердую структуру при увеличении температуры, "квазиразбухающая" композитная структура в соответствии с настоящим изобретением изменяет свою конфигурацию с ненадутого состояния при более низких температурах по меньшей мере на одно раздутое состояние при более высоких температурах. В отличие от известных разбухающих веществ, где процесс пенообразования запускается после активации и в итоге формируется большое множество индивидуальных полостей, настоящее изобретение предусматривает, что полость предопределенной геометрии уже присутствует в неактивизированном состоянии. После активации эта полость изменяет свою форму, например увеличивает свой объем и/или увеличивает расстояние между первым слоем и вторым слоем.

Изобретателями было обнаружено, что такая "квазиразбухающая" композитная ламинарная структура может намного лучше настраиваться и управляться с точки зрения ее температуры активации и коэффициента активации (то есть коэффициента увеличения способности к теплоизоляции с увеличением температуры, когда температура достигла температуры активации), чем любые известные разбухающие вещества. Более того, было показано, что могут быть получены даже обратимые "квазиразбухающие" композитные ламинарные структуры, которые могут возвращать систему из активизированного состояния в неактивизированное состояние, при желании даже многократно.

Агент, вырабатывающий газ, который в неактивизированной конфигурации может быть включен во внутреннюю полость, может быть приспособлен для генерирования газа во внутренней полости в ответ на превышение температурой во внутренней полости предопределенной первой температуры активации, так что расстояние между первым и вторым слоями увеличивается с первого расстояния в неактивизированной конфигурации агента, вырабатывающего газ, до второго расстояния в активизированной конфигурации агента, вырабатывающего газ, достигая таким образом состояния первичной активации, в котором во внутренней полости будет заключен агент, вырабатывающий газ, в его активизированной конфигурации. Агент, вырабатывающий газ, может быть выпущен во внешнюю полость в последующем состоянии вторичной активации.

Температура активации является температурой, при которой агент, вырабатывающий газ, начинает производить существенное количество газа во внутренней полости, давление газа во внутренней полости начинает увеличиваться, и такое увеличивающееся давление газа во внутренней полости приводит к увеличению объема ("раздуванию") внутренней полости. Такое раздувание внутренней полости изменяет форму внутренней оболочки, охватывающей внутреннюю полость, и таким образом увеличивает также объем внешней полости. В результате расстояние между противолежащими стенками, ограждающими внешнюю полость в направлении толщины ламинарной структуры, увеличится и приведет к ламинарной структуре, принимающей состояние ее первичной активации/раздувания. Как правило, в процессе перехода в состояние первичной активации в ламинарной структуре не происходит никаких необратимых структурных превращений. В частности, внутренняя оболочка может изменить свою форму, например может удлиниться по меньшей мере в одном направлении, но не меняет свою материальную структуру в состоянии первичной активации необратимым образом. Следовательно, ламинарная структура после перехода в состояние первичной активации может вернуться обратно в неактивизированное состояние обратимым образом.

Второе расстояние между первым и вторым слоями в состоянии первичной активации может быть на 1 мм или более больше, чем первое расстояние между первым и вторым слоями в неактивизированной конфигурации агента, вырабатывающего газ. В конкретных вариантах осуществления второе расстояние может быть на 3 мм или более больше, чем первое расстояние, или может даже быть на 6 мм больше, чем первое расстояние, или даже еще больше.

Ламинарная структура может дополнительно включать в себя внутреннюю оболочку, заключающую в себя внутреннюю полость и высвобождающую газ во внешнюю полость, так что расстояние между первым и вторым слоями увеличивается от второго расстояния в состоянии первичной активации до третьего расстояния в состоянии вторичной активации. Состояние вторичной активации будет обычно достигаться тогда, когда внутренняя оболочка будет подвергнута воздействию повышенной температуры в течение времени, достаточно длительного для того, чтобы вызвать разрыв внутренней оболочки. По мере того как температура во внутренней полости увеличивается, давление газа во внутренней полости увеличивается соответственно. Внутренняя оболочка, следовательно, испытывает увеличенное давление в соответствии с увеличением температуры во внутренней полости. Под воздействием давления в материале, из которого изготовлена внутренняя оболочка, будет создано напряжение, так что в итоге материал внутренней оболочки будет деформироваться от напряжения.

Внутренняя полость может быть выполнена с возможностью высвобождать газ, производимый агентом, вырабатывающим газ, во внешнюю полость в ответ на превышение температурой во внутренней полости предопределенного второго порога активации. Вторичный порог активации определяется температурой во внутренней полости и временем, в течение которого внутренняя оболочка подвергается воздействию температуры во внутренней полости. Для данной температуры во внутренней полости время, в течение которого внутренняя оболочка подвергается воздействию такой температуры, должно превысить предопределенное пороговое время. Пороговое время будет тем меньше, чем выше температура во внутренней полости.

В таком состоянии вторичной активации/увеличения объема давление газа во внешней полости увеличивается с увеличением температуры и вызывает дальнейшее раздувание внешней полости (независимой от внутренней полости) с соответствующим дальнейшим удалением первого и второго слоев друг от друга. Посредством такого процесса расстояние между первым и вторым слоями дополнительно увеличивается, и соответственно увеличивается способность ламинарной структуры к теплоизоляции. Этот процесс обычно будет необратимым.

В одном варианте осуществления третье расстояние между первым и вторым слоями во вторичном активизированном состоянии может быть больше, чем первое расстояние между первым и вторым слоями в неактивизированной конфигурации агента, вырабатывающего газ, на 6 мм или более, а в некоторых вариантах осуществления даже на 15 мм или более.

В типичных вариантах осуществления ламинарная структура может дополнительно включать в себя внешнюю оболочку, охватывающую внешнюю полость. Такая внешняя оболочка и внутренняя оболочка, охватывающая внутреннюю полость, таким образом, формируют оболочечную структуру. Оболочечная структура может формироваться таким образом, что как объем внутренней полости, так и объем внешней полости увеличиваются в ответ на увеличение давления газа во внутренней оболочке.

В предпочтительном варианте осуществления внутренняя оболочка выполнена так, чтобы герметично закрывать внутреннюю полость.

Внутренняя оболочка может быть герметичной, чтобы предотвратить в неактивизированном состоянии ламинарной структуры утечку агента, вырабатывающего газ, в форме текучей среды из внутренней полости.

Текучая среда является веществом, которое течет при приложении напряжения сдвига. Текучие среды являются подмножеством фазовых состояний вещества и могут включать в себя жидкие фазы, газовые фазы, плазму и пластмассовые твердые фазы, включая смеси перечисленного. Текучая среда может также быть сверхкритической фазой. Таким образом, внутренняя оболочка должна быть существенно непроницаема для агента, вырабатывающего газ, если он находится в его неактивизированном состоянии.

Герметичность внутренней оболочки в соответствии с первым аспектом релевантна по отношению к значительным промежуткам времени длиной в несколько месяцев или даже лет. Пример, как проверить герметичность в соответствии с первым аспектом, описывается ниже.

Во втором аспекте внутренняя оболочка может быть даже герметичной по отношению к газу, порождаемому агентом, вырабатывающим газ, когда он активизирован. Такая герметичность, обеспечиваемая по меньшей мере временно в течение времени, пока ламинарная структура активизируется, позволяет активизировать ламинарную структуру без значительной потери агента, вырабатывающего газ. Чем лучше герметичность внутренней оболочки в соответствии со вторым аспектом, тем большим будет количество циклов активации/деактивации, которое может быть получено для ламинарной структуры с обратимым агентом, вырабатывающим газ.

Нет абсолютной необходимости, чтобы внутренняя оболочка включала в себя, по меньшей мере частично, поддающийся растягиванию или эластичный материал. Удивительно, но достаточно значительное увеличение объема внутренней оболочки может быть получено даже в том случае, если внутренняя оболочка изготовлена из нерастяжимого материала по отношению давлению газа, производимого во внутренней полости в активизированной конфигурации агента, вырабатывающего газ. Преимущество использования нерастяжимого материала для внутренней оболочки заключается в том, что доступно намного больше прочных материалов, которые позволяют сохранять свойства герметичности даже после многих циклов активации/деактивации. Кроме того, размер оболочки в активизированной конфигурации гораздо лучше управляем в случае использования нерастяжимого материала.

Термин "нерастяжимый" должен пониматься в том смысле, что материал, из которого изготовлена внутренняя оболочка, не удлиняется сколько-нибудь значительно ни в каком направлении, когда он подвергается увеличенному давлению газа во внутренней оболочке после активации. Это применимо по меньшей мере до того момента, как будет достигнут вторичный порог активации, когда агент, вырабатывающий газ, начинает высвобождаться во внешнюю полость. Увеличение расстояния между первым и вторым слоем и/или увеличение объема оболочки могут приводить к изменению формы внутренней оболочки от "плоской формы" к "выпуклой форме". Такое изменение формы происходит благодаря тенденции внутренней полости увеличить свой объем для данной площади поверхности внутренней оболочки под давлением газа, создающимся по мере того, как все больше и больше агента, вырабатывающего газ, переходит из неактивизированной конфигурации в активизированную конфигурацию. Этот процесс приводит к увеличению средней "толщины" или "высоты" внутренней полости и таким образом увеличивает расстояние между первым и вторыми слоями.

В конкретном варианте осуществления внутренняя оболочка может быть изготовлена из жаростойкого материала относительно пределов изменения температуры во внутренней полости в активизированной конфигурации агента, вырабатывающего газ. Опять же, это применимо по меньшей мере до того момента, как будет достигнут вторичный порог активации, когда агент, вырабатывающий газ, начинает высвобождаться во внешнюю полость.

Термин "жаростойкий" означает, что материал в состоянии выдержать под нагрузкой такую температуру, которая является более высокой, чем температура активации при заданном увеличении температуры, например при увеличении температуры на 10°C, в течение предопределенного времени. Обычно температура на 10°C выше температуры активации, и время составляет 1 минуту или более. Требуемые жаростойкие свойства зависят от применения ламинарной структуры, например от положения ламинарной структуры в одежде относительно других слоев одежды. Чем ближе ламинарная структура будет расположена к источнику тепла, тем выше будут требования к температурной устойчивости. В одном варианте осуществления температура имеет значение по меньшей мере на 10°C выше температуры активации в течение 1 минуты. В другом варианте осуществления температура имеет значение на 50°C выше температуры активации в течение 2 минут. В предпочтительном варианте осуществления для пожарного применения температура имеет значение примерно на 150°C выше температуры активации в течение 2 минут.

Внутренняя оболочка может быть изготовлена из единственной части или может быть составлена из нескольких частей, которые связаны вместе.

В одном варианте осуществления у одной или нескольких частей внутренней оболочки может быть композитная структура множества внутренних слоев оболочки, прикрепленных друг к другу. В одном варианте осуществления внутренние оболочки включают в себя композитную структуру, имеющую внутренние слои оболочки, которые могут быть связаны вместе ламинированием путем их скрепления в дискретных областях либо по всей их площади. Один внутренний слой оболочки может включать в себя два или более слоев, ламинированных один на другой. Если внутренняя оболочка имеет такую слоистую структуру, будет достаточно, если по меньшей мере один слой упомянутой слоистой структуры будет обеспечивать герметичность и, следовательно, образует герметичный слой.

В другом варианте осуществления слои оболочки могут быть изготовлены из единственного герметичного слоя (монослой). Упомянутый слой мог бы быть прикреплен к оболочке путем сварки или склеивания.

В некоторых вариантах осуществления оболочка может быть изготовлена по меньшей мере из двух частей внутренней оболочки. По меньшей мере две части внутренней оболочки могут быть связаны вместе, так чтобы содержать между собой внутреннюю полость. В такой конфигурации предпочтительно каждая из частей внутренней оболочки обеспечивает герметичность, как это желательно, и каждые две смежные части внутренней оболочки соединены вместе герметичным образом. Герметичность должна быть обеспечена в неактивизированном состоянии (см. первый аспект герметичности выше), но предпочтительно герметичность должна также быть сохранена и в активизированном состоянии (см. второй аспект герметичности выше). Предпочтительно герметичность оболочки должна быть сохранена даже после множества циклов активации/деактивации.

Для того чтобы образовать герметичный слой, могут использоваться ряд материалов, которые включают в себя, но не ограничиваются этим, такие материалы, как металлы или сплавы (алюминий; золото; железо; мягкая сталь; нержавеющая сталь; сплавы на основе железа; сплавы на основе алюминия; латунь), полимеры (полиолефины, такие как полиэтилен (PE), полипропилен (PP); поливинилхлорид (PVC); полистирол (PS); полиэфир (например, полиэтилентерефталат PET); поликарбонат; полиимид; полиэфир эфира оксикетона (PEEK); политетрафторэтилен (PTFE); полихлортрифторэтилен (PCTFE); хлортрифторэтилен этилена (ECTFE); поливинилиденфторид (PVDF)), стекло, керамика, наноматериалы (органически модифицируемая керамика, например ormocers®), неорганическо-органические нанокомпозиты). Герметичный слой может быть сформирован из множества единственных монослоев любого из материалов, упомянутых выше, или из любой комбинации этих материалов, чтобы получить желаемую герметичность. Вообще герметичный слой будет тонким с толщиной 2 мм или менее, чтобы иметь достаточную гибкость. В предпочтительном варианте осуществления герметичный слой имеет толщину менее чем 1 мм.

Дополнительный слой герметизации может быть нанесен на герметичный слой по меньшей мере с одной его стороны, например, посредством каландрирования. Слой герметизации может включать в себя термопластический полимер (например, полиуретан (PU); полипропилен; полиэтилен; полиэстер). Слой герметизации может улучшить герметичность герметичного слоя и может позволить сварку двух частей оболочки вместе для того, чтобы образовать герметичную оболочку. Чтобы улучшить адгезивные характеристики герметичного слоя, может использоваться предварительная обработка поверхностей слоя, например, коронным разрядом, плазменным разрядом или грунтовкой. Возможные способы сварки включают в себя тепловую сварку, ультразвуковую сварку, лазерную сварку и микроволновую сварку.

В дополнительном возможном варианте осуществления одна или множество капелек клея, например, термопластического клея, кремнийорганических материалов, контактных клеев, реактивных клеевых систем наносятся на по меньшей мере одну из поверхностей скрепляемого герметичного слоя, а затем другая поверхность присоединяется к капелькам клея.

В качестве примера внутренняя оболочка может быть изготовлена из композиционного материала металл/пластмасса.

В одном варианте осуществления композиционный материал алюминий/пластмасса используется для того, чтобы сформировать внутреннюю оболочку. Такой композит может включать в себя полиэтилентерефталатный (PET) слой, алюминиевый (Al) слой и полиэтиленовый (PE) слой. Приемлемый диапазон толщины для алюминиевого слоя составляет от 4 мкм до 25 мкм. В одном варианте осуществления показано, что такой композит достаточно герметичен, если алюминиевый слой имеет толщину по меньшей мере 12 мкм. В дополнительном варианте осуществления настоящего изобретения алюминиевый слой может включать в себя один или более одного алюминиевых листов. В случае более одного алюминиевого листа упомянутые листы прикрепляются друг другу для того, чтобы сформировать один единственный алюминиевый слой. Соединение этих нескольких алюминиевых листов может быть выполнено с использованием непрерывных липких полимерных листов для связывания алюминиевых листов вместе. В другом варианте осуществления алюминиевые листы могут быть сформированы с использованием процесса осаждения паров. Полиэтиленовый слой может использоваться в качестве слоя герметизации, посредством которого смежные слои внутренней оболочки могут быть герметично соединены вместе в определенных областях, чтобы создать внутреннюю оболочку. Толщина полиэтиленового слоя может находиться в диапазоне от 20 мкм до 60 мкм. Предпочтительная толщина составляет приблизительно 40 мкм. Полиэтилентерефталатный слой может использоваться в качестве слоя покрытия для того, чтобы обеспечить желаемые характеристики наружной поверхности внутренней оболочки. В одном примере может использоваться полиэтилентерефталатный слой толщиной 12 мкм. Описанная композитная слоистая структура может быть получена с помощью компании Kobusch-Sengewald GmbH, Германия.

Другие возможные композитные слои для формирования внутренней оболочки включают в себя, не ограничиваясь этим:

слоистую композитную структуру, сформированную из: полиэтилентерефталата/алюминия/полипропилена (герметизирующий слой) (доступна под товарным знаком: Flexalcon® от компании Alcan Packaging GmbH, Германия);

слоистую композитную структуру, сформированную из: полиэтилентерефталата/клеящего вещества/алюминия/клеящего вещества/сополимера/полиэтилена (доступна под товарным знаком: Tubalflex® от компании Alcan Packaging GmbH, Германия).

В варианте осуществления агент, вырабатывающий газ, в его неактивизированной конфигурации может иметь форму жидкости. В этом случае температура активации адаптивной теплоизолирующей ламинарной структуры может соответствовать температуре кипения агента, вырабатывающего газ.

В другом варианте осуществления в качестве агента, вырабатывающего газ, могут использоваться твердое вещество или гель. Такое твердое вещество предпочтительно находится в форме порошка, который обеспечивает большую площадь поверхности. Гель является соединением, имеющим функциональные группы, встроенные в него в соответствии с механизмами химической и/или физической связи (например, с помощью такого химического механизма, как ковалентная связь, или с помощью таких физических механизмов, как силы Ван-дер-Ваальса и эффекты стерического связывания). Примерами гелей являются гидрогели. Гели могут содержать в себе ограниченную часть твердых веществ. С твердыми веществами или гелями легче работать, чем с жидкостями, из-за требований к герметичности оболочки. Как правило, газ высвобождается с помощью химической реакции, см. ниже.

Активация жидкого или твердого агента, вырабатывающего газ, включает в себя физическое превращение, а именно фазовый переход в газовую фазу. Агент, вырабатывающий газ, может иметь форму жидкости, и тогда при активации имеет место испарение агента, вырабатыва