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CN102356192A - 金属化的动物舍窗帘 - Google Patents

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CN102356192A
CN102356192A CN2010800123815A CN201080012381A CN102356192A CN 102356192 A CN102356192 A CN 102356192A CN 2010800123815 A CN2010800123815 A CN 2010800123815A CN 201080012381 A CN201080012381 A CN 201080012381A CN 102356192 A CN102356192 A CN 102356192A
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animal house
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metal
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CN2010800123815A
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R·J·卡拉布里斯
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EIDP Inc
Original Assignee
EI Du Pont de Nemours and Co
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Abstract

本发明公开了一种包括金属化复合片材的动物舍窗帘，所述窗帘由具有两个外表面的片层制成，所述片层包括非织造织物、织造织物、非织造织物-膜层压体、织造织物-膜层压体、膜及它们的复合材料中的至少一种，以及在所述片层至少一个外表面上的至少一层涂层，所述涂层包括邻近所述片层外表面、厚度介于约15纳米和约200纳米之间的金属涂层，并且其中所述复合片材的比辐射率小于约0.50。可任选地在所述金属层上沉积组合物的有机涂层，所述组合物包含选自以下的材料：化合物、聚合物、低聚物以及它们的组合，所述有机涂层具有介于约0.2微米和约2.5微米之间的厚度。

Description

金属化的动物舍窗帘
发明背景
1.发明领域
本发明涉及动物生产、特别是用于提高动物生产的产品。
2.相关领域说明
在多种行业如那些涉及农业的行业中，通常有必要将建筑物内部的空气温度维持在期望的温度范围内。一种在建筑物内温度控制非常重要的此类应用与禽舍相关。此类设施通常用于圈养那些饲养以供最终宰杀或用于产蛋的鸡。此类设施经专门设计，可通过使用窗帘、风扇和水雾喷器降低不可取的高温。进入禽舍的热量过高可能会影响鸡的生理机能。热量过高可造成鸡的应激反应，最终导致鸡的生产性能下降。
在大型禽舍中，通常可在一定时间圈养两万至两万八千只鸡。如果禽舍中的环境温度太高，鸡的呼吸以及禽舍内的垃圾副产物可迅速导致禽舍内氨和热量的积累，这在生理上对鸡是不利的。在极端的情况下，例如在炎热的夏天，可能导致大量动物死亡。即使不会导致死亡，高温也可使鸡产生显著的生理应激反应，从而导致生长受抑制、产蛋量降低和/或引发疾病。
在许多禽舍中，窗户开口用片材窗帘覆盖，片材的一面染成灰色，片材的另一面染成黑色。灰色一侧面向禽舍外面，黑色一侧面向禽舍里面。片材的灰色和黑色减少了进入禽舍可对鸡产生不利影响的光照量。遗憾的是，这些片材从外面吸收热量并将热量传导或散发到禽舍内，导致禽舍内的空气温度上升到不可取的水平。
此外，这些灰/黑片材窗帘遮挡了大部分阳光而可能需要在禽舍内使用人工照明。另外，当使用人工照明时，这些窗帘的黑色不能很好地反射光线从而可能需要额外的人工照明。
因此期望在此行业中提供一种改良的窗帘，以降低禽舍中所不可取的高温，同时不断优化光的透射和反射。
发明概述
本发明涉及包括金属化复合片材的动物舍窗帘，所述复合片材由具有两个外表面的片层制成，该片层包括非织造织物、织造织物、非织造织物-膜层压体、织造织物-膜层压体、膜及它们的复合材料中的至少一种，以及在片层至少一个外表面上的至少一层涂层，所述涂层包括邻近片层外表面、厚度介于约15纳米和约200纳米之间的金属涂层，并且其中复合片材的比辐射率小于约0.50。可任选地在金属层上沉积组合物的有机涂层，所述组合物包含选自以下的材料：化合物、聚合物、低聚物以及它们的组合，该有机涂层具有介于约0.2微米和约2.5微米之间的厚度。
本发明也涉及包括具有上述特征的至少一种动物舍窗帘的动物舍以及饲养动物的方法，所述方法包括为圈养动物提供在其侧壁具有一个或多个开口的设施，并提供具有上述特征的至少一种动物舍窗帘置于所述开口上，以提供保护动物不受到不可取热量影响的热阻挡层。该窗帘优选布置为使得金属化层面向外面的阳光。
发明详述
如本文所用，术语“非织造织物”、“非织造片材”、“非织造层”和“非织造纤维网”是指单独股线(例如纤维、长丝或细线)的结构，所述股线以无规方式定位以形成不含可确认图案的平面材料，其与针织或者编织的织物形成对比。术语“纤维”用于本文以包括短纤维以及连续长丝。非织造织物的实例包括熔喷纤维网、纺粘非织造纤维网、闪蒸纺丝纤维网、包括粗梳纤维网和气流法纤维网的短纱基纤维网、射流喷网、以及包括一种以上的非织造纤维网的复合片材。
术语“织造片材”用于本文是指通过编织交叉的经线和纬线图案形成的片结构。
如本文所用，术语“纺粘纤维”是指通过将熔融热塑性聚合物材料由喷丝头的多个细小的、通常为圆形的毛细管挤出成纤维而被熔纺的纤维，随后通过拉伸并随后淬灭纤维而迅速减小挤出纤维的直径。
如本文所用，术语“熔喷纤维”是指通过熔喷而被熔纺的纤维，所述熔喷包括通过多个毛细管将可熔融加工的聚合物作为熔融流挤出到高速气体(例如空气)流中。
如本文所用，术语“纺粘-熔喷-纺粘非织造织物”(“SMS”)是指包括熔喷纤维网的多层复合片材，所述熔喷纤维网夹置在两个纺粘层之间并结合到两个纺粘层上。可将附加的纺粘层和/或熔喷层掺入到复合片材中，例如纺粘-熔喷-熔喷-纺粘纤维网(“SMMS”)等。
如本文所用，术语“丛丝”是指多个细的、带状、无规长度薄膜-原纤元件的三维整体网络或纤维网，并且具有小于约4微米的平均薄膜厚度以及小于约25微米的中值原纤宽度。在丛丝结构中，薄膜-原纤元件一般与该结构的纵向轴线共延对齐，并且它们以不规则的间隔在贯穿该结构的长度、宽度和厚度的多个位置间歇联合与分离以形成连续的三维网络。丛丝薄膜-原纤元件的非织造纤维网在本文称作“闪纺丛丝片材”。
如本文所用，术语“带材”是指扁平股线，例如由薄膜狭条形成的扁平股线。
如本文所用，术语“金属”包括金属合金以及金属。
动物舍窗帘事实上可用作多种动物(例如鸡、火鸡、猪或几乎任何其他需要相对控制的温度和光照环境的动物)的屋舍窗帘，以供动物获得足够生长或生产足够食物。虽然本发明的各种优选窗帘的以下说明将主要参照家禽，但是这决不旨在将本发明的应用仅限于家禽。本领域的技术人员将会知道，本文所述的窗帘在进行少量或不修改的情况下易适用于对环境温度的显著变化敏感的各种动物。
已知在本领域中使用水蒸汽可透过的(可透气的)金属化片材作为建筑物构造的房屋包层(house wrap)。金属化片材允许湿气透过片材，因此阻止水分在安装于片材后的绝热层中冷凝，而同时提供对空气和液态水的屏障并提高建筑物的能量效率。美国专利申请公开2006/0040091描述了适用于房屋包层的金属化片材。
尽管在建筑物构造的墙壁中使用金属化片材是已知的，金属化片材还未用于窗户开口。然而，在许多禽舍中，侧壁的窗户开口通常用染成灰/黑色的片材窗帘覆盖。这些片材为灰/黑色以帮助减少进入禽舍可对鸡产生不利影响的光照量。遗憾的是，这些灰/黑色片材将热量传导到禽舍内，导致禽舍内的空气温度上升到不可取的水平。
出乎意料地发现，金属化片材可用作覆盖禽舍窗户开口的窗帘。这些金属化片材可减少传导到禽舍内的热量。
本发明涉及金属化复合片材，该金属化复合片材通过在片层的至少一侧涂上至少一层金属层以及任选地在与片层相对的金属层一侧涂上至少一层薄有机层来形成。所述涂层优选利用气相沉积技术在一定条件下真空形成，所述条件大体上涂覆片层。该复合片材具有良好的热阻隔性能，其在与当前使用的既有黑色片材比较时尤其明显。也可选择复合片材从而提供对液态水和空气入侵的高屏障，允许湿气透过，调节或控制透光量，并提供足够强度，这也是禽舍窗帘的重要质量指标。
根据本发明的金属化复合片材可按美国专利申请公开2006/0040091中大致描述的方法制备。
合适的片层包括织造织物，例如织造纤维片材或带材，或非织造织物，例如闪纺丛丝片、纺粘非织造片材、纺粘-熔喷非织造片材、纺粘-熔喷-纺粘非织造片材，以及包括非织造或织造织物或稀松布与膜层如微孔薄膜、穿孔薄膜或非穿孔薄膜的层压体。片层可包括已利用常规涂覆方法进行涂覆的水蒸汽可透过的片材。例如，可使用已涂覆聚合物膜层并被微穿孔的织造带片材。该片层可由多种聚合物组合物形成。例如，可使用聚烯烃，例如聚丙烯或高密度聚乙烯、聚酯或聚酰胺。
在一个实施方案中，该片层为闪纺丛丝聚烯烃片材，例如Tyvek
Figure BPA00001437729000041
闪纺高密度聚乙烯，得自E.I.du Pont de Nemours and Company，Inc.，Wilmington，DE(下文称作DuPont)。合适的闪纺丛丝薄膜-原纤材料也可由聚丙烯制成。水蒸汽可透过的片材可为闪纺丛丝片材与一个或多个附加层的层压体，例如包括闪纺丛丝片材与熔纺纺粘片材的层压体。用于形成丛丝薄膜-原纤股线材料的网层的闪蒸纺丝工艺公开于美国专利3,081,519(Blades等人)、3,169,899(Steuber)、3,227,784(Blades等人)和3,851,023(Brethauer等人)。
在一些情况下，可期望利用大体上空气不可透过的片层。例如，该片层可包括非织造或织造织物或稀松布与膜层的层压体，其中所述膜层为微孔薄膜或单片薄膜。一般来讲，将一个或多个膜层夹置在外部非织造或织造织物或稀松布层与金属之间，并且将有机涂层沉积在所述外层中的至少一个上，使得外部有机涂层形成复合片材的外表面。在一个此类实施方案中，将膜层夹置在两个短纤维非织造层之间，或者夹置在两个连续长丝非织造层之间，或者夹置在两个织造织物之间。外部织物或稀松布层可相同或不同。
其中片层为多孔的，金属层和任选的有机层沉积在多孔的表面上，使得仅仅是涂覆侧上纤维或膜的暴露表面或“外”表面被涂覆而孔不会被覆盖。这包括纤维间空隙空间或孔隙的壁内表面以及从涂覆侧的片层外表面观察时暴露的纤维表面；但是织物内部结构中的纤维表面一直未涂覆。
适于形成本发明的复合片材中的金属层的金属包括铝、金、银、锌、锡、铅、铜、以及它们的合金。金属合金可包含其他金属，只要合金组合物提供低比辐射率的复合片材。每个金属层具有介于约15nm和约200nm之间，或者介于约30nm和约60nm之间的厚度。在一个实施方案中，金属层包含铝，所述铝具有介于约15和约150nm之间，或者介于约30和约60nm之间的厚度。用于形成金属层的方法为本领域所知并包括热阻式蒸发、电子束金属气相沉积或溅射。如果金属层太薄，则不能获得所需的热阻隔性能。如果金属层太厚，则其会断裂并剥落。一般优选利用可提供所需的热阻隔性能的最低金属厚度。金属层反射红外线辐射或者发射很少红外线辐射，提供降低能量损失并保持禽舍冬暖夏凉的热屏障。另外，金属厚度可影响可见光透射率，金属厚度越低，得到的可见光透射率越高。
适用于任选有机涂层的组合物包括聚丙烯酸酯聚合物和低聚物。涂覆材料可为交联的化合物或组合物。适于制备有机涂层的前体化合物包括真空相容单体、低聚物或低分子量(MW)聚合物以及它们的组合。真空相容单体、低聚物或低分子量聚合物应具有足够高的蒸汽压，以在蒸发器内快速蒸发而不会进行热降解或聚合反应，并且同时不应具有过高的蒸汽压以至于破坏真空体系。蒸发的难易取决于分子量及单体、低聚物或聚合物之间的分子间力。通常，用于本发明中的真空相容单体、低聚物及低分子量聚合物可具有最多约1200的重均分子量。用于本发明中的真空相容单体优选可独自地辐射聚合或者借助于光引发剂辐射聚合，并且包括用羟基、醚、羧酸、磺酸、酯、胺及其他官能团官能化的丙烯酸酯单体。
涂覆材料可为疏水性化合物或组合物。根据本发明的一个优选实施方案，涂覆材料可为交联的、疏水性的和疏油性的氟化丙烯酸酯聚合物或低聚物。真空相容低聚物或低分子量聚合物包括如上所述官能化的二丙烯酸酯、三丙烯酸酯和更高分子量的丙烯酸酯，脂族、脂环族或芳族低聚物或聚合物以及氟化丙烯酸酯低聚物或聚合物。表现出非常低的分子间相互作用的氟化丙烯酸酯，可用于本发明，它可具有至多约6000的重均分子量。优选的丙烯酸酯在分子中具有至少一个双键，优选地至少两个双键，从而实现高速聚合。可用于本发明涂层的丙烯酸酯的实例和丙烯酸酯的平均分子量在美国专利6,083,628和WO 98/18852中有所描述。
本领域已知的真空气相沉积方法优选用于沉积所述金属和有机涂层。金属与有机涂层的厚度优选控制在一定范围内，所述范围提供具有小于约0.50，甚至小于约0.20，并且甚至小于约0.10的比辐射率的复合片材。
外部有机涂层优选具有介于约0.2微米和约2.5微米之间的厚度，其对应于介于约0.15g/m2至约1.9g/m2之间的有机涂覆材料。
材料的热阻隔性能可由其比辐射率来表征。比辐射率为由表面辐射的每单位面积功率与相同温度下由黑体辐射的每单位面积功率之比。因此，黑体具有的比辐射率为一，并且理想反射体具有的比辐射率为零。比辐射率越低，则热阻隔性能就越高。抛光铝具有介于0.039至0.057之间的比辐射率，银具有介于0.020和0.032之间的比辐射率，并且金具有介于0.018和0.035之间的比辐射率。
未涂布的铝层一般在暴露于空气和水分时在其表面上形成薄的氧化铝层。氧化膜的厚度随着几小时内持续暴露于空气而增加，此后氧化层达到防止或显著妨碍使氧气与金属层接触的厚度，减少进一步氧化。氧化的铝具有介于约0.20至约0.31之间的比辐射率。通过借助在将铝层暴露于大气之前沉积外部有机涂层而最小化铝的氧化程度，复合片材的比辐射率与未保护的铝层相比显著改善。外部有机涂层还保护金属在辊处理、运输和最终使用安装期间免受机械磨损。
动物舍窗帘具有以下优选特性：可见光透射率介于约0.1％和约10％之间，其中光源位于包括金属涂层的片层一侧；可见光反射率大于约60％，其中光源位于不包括金属涂层的片层一侧；并且湿气透过率大于约35g/m2/24小时。
测试方法
在以下非限制性实施例中，采用了下述测试方法以确定各种所记录的特性和性能。ASTM是指美国材料与试验协会。ISO是指国际标准化组织。TAPPI是指纸浆与造纸工业技术协会。
例如使用卷筒形式的片层，从每卷的起始、中间和末端中获取三种样品(S1、S2和S3)，并对这些样本中每一种都进行多次测量并平均，得出静水压头、葛利-希尔孔隙率、湿汽透过率和比辐射率测量值。
基重通过ASTM D-3776测定，结果以g/m2为单位记录。
使用透射电子显微镜测量切片样品的金属层厚度，结果以纳米为单位记录。
使用透射电子显微镜测量切片样品的有机层厚度，结果以微米为单位记录。
比辐射率是对材料的热量吸收和反射特性的量度，并根据ASTMC1371-98和ASTM C408-71，使用AE D&S型辐射率仪(由Devices andServices Company(Dallas，TX)制造)，并使片材样品的金属化侧面向辐射源进行测量。将检测器加热至82℃并使用具有低比辐射率(热量反射，比辐射率＝0.07)和高比辐射率(热量吸收，比辐射率＝0.89)的标准品进行校准。在每次测量开始和结束时校准仪器，且至少每30分钟进行一次。为每个实施例总计27个样品测量比辐射率，并平均测量结果，以获得在实施例中记录的平均比辐射率。从靠近两边和卷宽中央的三个区域的每一个处测量，获得每个S1、S2和S3样品的三个比辐射率测量值。重复进行三次相同测量，每次使用新的S1、S2和S3，将总计27个比辐射率测量值平均，以获得在实施例中记录的平均比辐射率。
可见光透射率为透过材料的可见光的光照量的量度，而可见光反射率为材料所反射的可见光的光照量的量度，二者都是根据ASTM E1164-02(获取物体颜色评定用分光光度计数据的标准实施规程)进行测量，该标准据此以引用方式并入本文，结果按％记录。
湿气透过率为材料的湿气渗透性的量度，并根据ASTM D6701-01测量，结果以g/m2/24小时为单位记录。
实施例
这些实施例涉及禽舍中所用窗帘。
实施例
该实施例为82g/m2基重的Tyvek
Figure BPA00001437729000081
1580B HomeWrap(得自DuPont)闪纺丛丝片材。将铝涂层涂覆到Tyvek
Figure BPA00001437729000083
的一侧，并将有机漆涂层涂覆到铝涂层。
将上述金属化片材制成一定尺寸，使其恰好覆盖禽舍侧壁的每个窗帘开口，然后将其附接到禽舍以覆盖每个开口并使片材的金属化侧面向禽舍外。
金属化片材窗帘具有0.16的比辐射率。可见光透射率为0.4％，其中光源位于包括金属涂层的片层一侧。可见光反射率为93.8％，其中光源位于不包括金属涂层的片层一侧。从片材的金属化侧测得湿气透过率为1941g/m2/24小时，而从片材的非金属化侧测得湿气透过率为1503g/m2/24小时。已发现，金属化片材窗帘可将禽舍的环境温度降低3.9℃。
透光率是足够的，可在禽舍内提供柔和日光。禽舍内部窗帘上的光反射非常好。湿气透过率很高，有助于空气流通。
比较实施例
此比较实施例为183g/m2基重的非织造聚丙烯片材，其一侧涂黑色而另一侧涂灰色，这是目前用作禽舍窗帘的材料。将上述片材制成一定尺寸，使其恰好覆盖禽舍侧壁的每个窗帘开口，然后将其附接到禽舍以覆盖每个开口，并使片材的灰色一侧面向禽舍外，片材的黑色一侧面向禽舍内。
该片材窗帘具有基本为0％的可见光透射率，其中光源位于包含灰色层的片层一侧。可见光反射率未测量。从片材的灰色一侧测得湿气透过率为7g/m2/24小时，而从片材的黑色一侧测得湿气透过率为19g/m2/24小时。已发现，片材窗帘可将禽舍的环境温度降低0.9℃。
禽舍内部窗帘上的光反射很弱。湿气透过率和葛利-希尔孔隙率很低，表明空气流通差。
将本发明的实施例与比较实施例进行比较，显示该实施例具有更好的可见光透射率。事实上，比较实施例将极少的日光透射到禽舍中。另外，该实施例与比较实施例相比具有更高的湿气透过率。另外，使用该实施例窗帘的禽舍的环境温度显示，相对于比较实施例窗帘，温度净降低3℃。

Claims (14)

1.一种动物舍窗帘，所述窗帘包括：
金属化复合片材，所述复合片材包括：
具有两个外表面的片层，所述片层包括非织造织物、织造织物、非织造织物-膜层压体、织造织物-膜层压体、膜及它们的复合材料中的至少一种和在片层的至少一个外表面上的至少一层涂层，所述涂层包括：
邻近所述片层外表面的金属涂层，所述金属涂层具有介于15纳米和200纳米之间的厚度；并且
其中所述复合片材的比辐射率小于0.50。
2.权利要求1的动物舍窗帘，其中所述非织造织物选自纺粘织物、纺粘-熔喷织物、纺粘-熔喷-纺粘织物、闪纺丛丝片材、以及它们的复合材料。
3.权利要求1的动物舍窗帘，其中所述非织造织物-膜层压体、织造织物-膜层压体和膜包括选自微孔膜、穿孔膜和非穿孔膜的膜。
4.权利要求1的动物舍窗帘，其中所述金属选自铝、银、铜、金、锡、锌、以及它们的合金。
5.权利要求4的动物舍窗帘，其中所述金属为铝。
6.权利要求1的动物舍窗帘，其中所述涂层基本上覆盖所述多孔片材的至少一个外表面而所述孔基本上未被覆盖。
7.权利要求1的动物舍窗帘，所述窗帘具有介于0.1％至10％的可见光透射率，其中所述光源位于所述片层的包括所述金属涂层的一侧。
8.权利要求1的动物舍窗帘，所述窗帘具有大于60％的可见光反射率，其中所述光源位于所述片层的不包括金属涂层的一侧。
9.权利要求1的动物舍窗帘，所述窗帘具有大于35g/m2/24小时的湿气透过率。
10.权利要求1的动物舍窗帘，所述窗帘还包括组合物的有机涂层，所述组合物包含选自以下的材料：化合物、聚合物、低聚物以及它们的组合，所述有机涂层具有沉积在所述金属层上的介于0.2微米和2.5微米之间的厚度。
11.权利要求10的动物舍窗帘，其中所述有机涂层包含交联的聚丙烯酸酯。
12.权利要求10的动物舍窗帘，其中所述有机涂层包含氟化的丙烯酸酯低聚物。
13.权利要求1的动物舍窗帘，其中所述动物舍为禽舍。
14.包括根据权利要求1的至少一种动物舍窗帘的动物舍。
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