FoU og teknologiutvikling i tekoindustrien - Sintef
FoU og teknologiutvikling i tekoindustrien - Sintef
FoU og teknologiutvikling i tekoindustrien - Sintef
Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
Hilde Færevik<br />
Seniorforsker<br />
SINTEF Helse<br />
hilde.ferevik@sintef .no<br />
+4793003252
Innhold i presentasjonen<br />
1. Introduksjon<br />
2. Hva er smarte tekstiler?<br />
3. Konsernsatsningen SmartWear 2005‐2008<br />
4. Utviklingen av Helly Hansen SeaAir<br />
5. Oppsummering <strong>og</strong> veien videre
Introduksjon 1<br />
Klær har bidratt til åspre<br />
menneskeheten til de mest<br />
ugjestmilde kalde deler av verden
Introduksjon 2 ‐ Tekstiler<br />
• Tekstiler holder oss varme <strong>og</strong> kalde<br />
• Tekstiler er myke <strong>og</strong> fleksible<br />
• Tekstiler beskytter oss mot<br />
omgivelsene<br />
• Tekstiler reflekterer vår<br />
personlighet<br />
• Tekstiler har et estetisk utrykk<br />
• Tekstiler har en kulturell<br />
betydning<br />
• Tekstiler har være med å forme vår<br />
identitet opp gjennom historien
Tekstiler brukes over hele verden<br />
<strong>og</strong> er en del av vår hverdag<br />
Enormt potensial<br />
for kunder
Tekstil‐ <strong>og</strong> bekledningsindustri i Europa<br />
• En av de store<br />
industrisektorene i Europa<br />
• En hovedaktør i internasjonalt<br />
varehandel med mer enn 110<br />
000 bedrifter bare innen EU<br />
(95% SME)<br />
• Årlig omsetning på 215 bill<br />
Euro<br />
• 23.5 % industri & tekniske<br />
tekstiler (eks sykehus)<br />
• 43.5 % bekledning<br />
• 33 % Tekstiler for interiør<br />
<strong>og</strong> hjem<br />
Source: Euratex, a vision for 2020
Innovative Products Based on High‐Tech Textiles<br />
“The future of the West European textile and clothing<br />
sector lies not in constant price cutting but in more<br />
intelligent products with additional functionality.”<br />
Source: EURATEX<br />
“The European Technol<strong>og</strong>y Platform for the future of textiles and clothing”:
Lead Market Initiative:<br />
Technical textiles for intelligent personal<br />
protective clothing and equipment (PPE)<br />
• Områder med stor økonomisk <strong>og</strong> samfunnsmessig betydning<br />
• Innebefatter alt fra bekledning på sykehus, beskyttelse mot smitte til<br />
brannbekledning<br />
• PPE EU marked; 9.5-10 billion Euro<br />
• 200000 jobber direkte eller indirekte med PPE produkter <strong>og</strong> tjenester<br />
(vedlikehold/l<strong>og</strong>istikk)<br />
• Eksport av denne type varer kan øke med 50% de kommende årene<br />
i følge de beste pr<strong>og</strong>nosene<br />
• Nyvinninger; spesialiserte fibre, bruk av nanopartikler, integrasjon av<br />
mikroelektronikk i tekstiler<br />
• Kunnskapsoverføring til andre marked segmenter;<br />
bekledning/tekstiler/interiør i bil ect.
Smarte tekstiler<br />
• Neste steg i tekstil evolusjonen<br />
• Et område som er i ferd med å endre<br />
tekstilindustrien<br />
• Det handler om<br />
• Tekstilintegrert bærbar teknol<strong>og</strong>i<br />
• Tekstiler med en smart funksjon<br />
• Det er et vekstområde for industrien
Tekstiler knyttes opp mot andre teknol<strong>og</strong>ier
Smarte tekstiler i avansert<br />
beskyttelses bekledning<br />
• Smarte tekstiler kan bidra til bedre beskyttelse <strong>og</strong><br />
sikkerhet gjennom ny funksjonalitet <strong>og</strong> optimaliserte<br />
løsninger i beskyttelsesbekledning<br />
• Eks:<br />
• Detektere forhold som innebærer økt risiko<br />
• Forhindre ulykker ved å sende ut varsel signaler når risikoforhold<br />
er detektert<br />
• Smarte tekstiler kan <strong>og</strong>så reagere på bestemte forhold <strong>og</strong> endre<br />
seg passivt eller aktivt for å gi umiddelbar beskyttelse
Dräger Double Sensor<br />
A new non invasive device to continuously measure<br />
core temperature in humans<br />
Co‐operation between Drägerwerk and SINTEF Health Research, Department of Work<br />
Physiol<strong>og</strong>y since 2002<br />
Background: The need to prevent hyperthermia in fire‐fighters<br />
Objective:<br />
To evaluate whether the Double Sensor is able to provide a correct measure of the thermal<br />
stress of fire‐fighters during periods of strenuous physical work<br />
Work description: Experiments performed in SINTEFs Work Physiol<strong>og</strong>y Laboratory, in a<br />
climatic chamber with temperatures up to 40ºC. Thermal stress is determined through<br />
measurements of: body temperatures, heart rate, oxygen consumption, physiol<strong>og</strong>ical strain<br />
index, test subjects subjective evaluations of comfort and thermal sensations, test of<br />
concentration.
Hva er smarte tekstiler?<br />
Passive Aktive<br />
Materialer 1 2<br />
Strukturer 3 4 (devices)<br />
4 2<br />
3 Passive strukturer<br />
Det 1For er en åutvikle trend åsmart integrere bekledning flere funksjoner finnes det i en<br />
bekledningen For rekke aktive materialer:<br />
For ååutvikle utvikle (MP3, smart smart mobiltelefon bekledning ect) finnes<br />
det •Integrere •<br />
finnes en rekke det<br />
Faseskiftende<br />
en passive rekke elektronikk materialer: passive i tekstiler ved<br />
åbenytte •<br />
strukturer •Strømledende Fluoriserende tekstilprosesser (konduktive (veve,<br />
•Reflektive strikke, • tekstiler) Konduktive sy) eller<br />
•Micro •Trykke • innkapsling, •Termisk Kromatiske med isolasjon konduktive integrere (aer<strong>og</strong>el) polymerer, eks.<br />
PCM temperatur,<br />
• i andre Form‐minne<br />
•Antibakterielle materialer fuktighet, trykk sensorer<br />
•Bio•Integrere mimickingkomponenter, ofte på nano nivå sensorer,<br />
•Lotus prosessor, effect forbindelser <strong>og</strong><br />
energikilder i tekstil
Anveldelser av smarte tekstiler
ICT for health 7 store EU prosjekter<br />
40 M€ Funding<br />
• PROETEX: Protection e‐Textiles: MicroNanostructured fibre systems for<br />
Emergency‐Disaster Wear, (1/02/2006 ‐ 31/1/2010), www.proetex.org<br />
• STELLA: Stretchable Electronics for Large Area Applications (1/1/2006 –<br />
31/1/ 2010) christopher.klatt@freudenberg.de<br />
• BIOTEX: Bio‐Sensing Textiles to Support Health Management (1/7/2006‐<br />
29/02/2008), www.biotex‐eu.com/<br />
• CONTEXT: Contact less sensors for body monitoring incorporated in<br />
textiles, (1/01/2006‐30/6/2008), geert.langereis@philips.com<br />
• MyHeart: Fighting cardio‐vascular diseases by preventive lifestyle & early<br />
diagnosis, (1/12/2003‐30/8/2007), www.hitechprojects.com/euprojects/myheart/<br />
• OFSETH: Optical Fibre Sensors Embedded into technical Textile for<br />
Healthcare, (1/3/2006‐ 30/9/2009), grillet@multitel.be<br />
• SYSTEX (FP7): Support Action to SFIT
Et nytt forretningsområde i SINTEF
ARBEIDSFYSIOLOGI<br />
Sampill mellom omgivelser, kropp <strong>og</strong> arbeid<br />
Materialer<br />
<strong>og</strong> tekstiler<br />
Smart<br />
Wear<br />
Design<br />
IKT<br />
FYSIOLOGI<br />
EKSPONERING<br />
temperatur<br />
stråling<br />
fuktighet<br />
vind<br />
Beskyttelsesutstyr <strong>og</strong><br />
bekledning<br />
varmebalanse<br />
væskebalanse<br />
metabolisme<br />
respirasjon<br />
sirkulasjon<br />
ARBEID<br />
intensitet<br />
belastning<br />
teknikk<br />
varighet<br />
døgnrytme<br />
helse<br />
yteevne<br />
sikkerhet
SINTEF SmartWear, hvem er vi?<br />
SmartWear kjernegruppe:<br />
SINTEF Helse: Prosjektleder,<br />
Seniorforsker Hilde Færevik<br />
SINTEF IKT:<br />
Seniorforsker Frode Strisland<br />
SINTEF Material <strong>og</strong> Kjemi:<br />
Seniorforsker Arne Røyset<br />
Styringskomite ledet av Åge Thunem<br />
SINTEF’s Council<br />
SINTEF’s Board<br />
President<br />
Executive<br />
Vice President<br />
Corporate Staff<br />
Mer enn 40 personer i<br />
ulike konsernområder<br />
i SINTEF har vært<br />
involvert i prosjektet<br />
Research Divisions<br />
SINTEF<br />
Health Research<br />
SINTEF Building<br />
and Infrastructure<br />
SINTEF<br />
Technol<strong>og</strong>y and<br />
Society<br />
SINTEF Marine<br />
Marintek<br />
SINTEF Fisheries and<br />
Aquaculture<br />
SINTEF<br />
ICT<br />
SINTEF<br />
Petroleum and Energy<br />
SINTEF Petroleum Research<br />
SINTEF Energy Research<br />
SINTEF<br />
Materials<br />
SINTEF<br />
and<br />
Materials<br />
Chemistry<br />
and<br />
Chemistry<br />
SINTEF<br />
Holding
SmartWear 2005‐2008<br />
SmartWear er anvendelse av smarte materialer <strong>og</strong><br />
elektronikk i tekstiler/fibre som gir bekledning helt ny<br />
funksjonalitet <strong>og</strong> egenskaper<br />
Fysiol<strong>og</strong>iske parametere<br />
Temperatur, EKG, blodtrykk, respirasjon, fuktighet<br />
Evaluering /validering<br />
Multifunksjonelle materialer:<br />
Klær som inneholder materialer som gir klærne nye egenskaper f. eks<br />
passive/aktive system for optimal temperaturregulering<br />
Integrert instrumentering<br />
Bekledning med integrert instrumentering: Det vil si klær med innebygde<br />
sensorer <strong>og</strong> kommunikasjonsutstyr.
SmartWear kompetanse<br />
• Produktutvikling <strong>og</strong> design<br />
• Markedskompetanse, bransjekunnskap om norsk teko industri (Norsk Industri - teko)<br />
• Prosess kompetanse; design <strong>og</strong> produktutvikling<br />
• Fysiol<strong>og</strong>i<br />
• Spisskompetanse på bekledningsfysiol<strong>og</strong>i, temperatur, kulde/varme<br />
• Unike laboratoriefasiliteter for validering av fysiol<strong>og</strong>iske sensorer<br />
• Testprotokoller for analyse av avanserte materialer/tekstiler<br />
• Materialkompetanse<br />
• Overflate behandling<br />
• Polymermaterialer,Kapselteknol<strong>og</strong>i<br />
• Materialkompatibilitet<br />
• Termiske egenskaper<br />
• Instrumentering, kommunikasjon teknol<strong>og</strong>i kompetanse<br />
• Sensorer<br />
• Systemdesign<br />
• Software/hardware<br />
I andre <strong>FoU</strong> institusjoner;<br />
• Tekstilkompetanse; Tampere University of Technolgy; SmartWear Lab, Tekstilhøgskolen i Borås,<br />
Swerea IVP
Overordnet prosjektmål<br />
• Det overordnede målet for SmartWear er å etablere en felles<br />
integrert kunnskapsplatform basert på vitenskaplig <strong>og</strong> teknol<strong>og</strong>isk<br />
ekspertkompetanse innen feltene materialteknol<strong>og</strong>i, instrumentering<br />
<strong>og</strong> bekledningsfysiol<strong>og</strong>i.<br />
• Dette skal møte det økende markedet nasjonalt <strong>og</strong> internajonalt for<br />
SmartWear-løsninger. SmartWear-satsingen vil i første rekke<br />
konsentrere seg om smarte beskyttelsesklær for kaldt klima.
Prosjektaktiviteter
RESPONS ‐ Varmesokk<br />
FOTBALLSTRØMPE-<br />
BRETT<br />
ELEKTRONIKK/<br />
ENERGILAGRING<br />
AKTUATOR<br />
SENSOR
Demonstrator i forhold til ”state‐of‐art”<br />
Parameter<br />
Termic-såle WarmX sokk Reusch hanske SINTEF Demo<br />
Batteri Oppladbart Oppladbart Oppladbart Oppladbart<br />
Varmeelement Kort i såle Strikkede<br />
sølvbelagte tråder<br />
Varmetråd<br />
(Novonic)<br />
Brodert<br />
stålbelagt tråd<br />
Effektregulering Manuell trinnvis Manuell trinnvis Automatisk<br />
tempregulering 2<br />
trinn<br />
Automatisk<br />
tempregulering<br />
ut fra<br />
temperatur<br />
Faktisk<br />
Ingen Ingen Ingen Utlesbar<br />
temperatur<br />
Relevans polio Virker bare i sko Batteri i lomme. Ikke for fot Tilpasset<br />
(slalomstøvel)<br />
Vaskbart Nei Sokk uten<br />
elektronikk<br />
Nei (tåler litt<br />
vann)<br />
poliobehov<br />
Sokk med<br />
sensor (<strong>og</strong><br />
elektronikk?)
Temperaturmåling i klær for komfort<br />
(temperaturregulering) <strong>og</strong> sikkerhet (varsling/alarmer)<br />
• Temperaturmåling er vanligvis basert på bruk av<br />
metall-ledere<br />
• Termistor<br />
• Thermopar<br />
• Metalltråder utmattes av bøying <strong>og</strong> knekker<br />
• Tekstilbaserte tråder har flere måle-relaterte<br />
problemer<br />
• Høyere elektrisk motstand<br />
• Påvirkes av mekaniske faktorer; bøying, slitasje,<br />
tøying<br />
• De fleste kommersielle tekstilprodukter bruker<br />
metalltråder (termistorsensor) for temperaturmåling,<br />
men de fleste varmeløsninger har ikke<br />
temperaturregulering
Elektronikk i klær<br />
• Det er ikke sikkert at elektronikk kan<br />
realiseres uten et kretskort.<br />
• Hvordan integrere det slik at det ikke er i veien?<br />
• Fleksibel elektronikk støpt inn i klær<br />
• Trådløs lading<br />
• Trådløs kommunikasjon<br />
• Arbeidsklær kan være et område der<br />
det er mulig å gjøre systematisk lading<br />
som del av vedlikehold<br />
• Vaskbar/sentrifugerbar elektronikk<br />
krever små, lette enheter med ypperlig<br />
vanntetthet.<br />
http://www.ele.tut.fi/kankaanpaa/projects/Noise_Shirt/index.htm
Ledende polymer<br />
• Visse plastmaterialer kan lede strøm!<br />
• Kan overføre digitale signaler<br />
• Kan brukes som sensorer<br />
• Hvordan utnytte dette i praksis i klær?<br />
• Må forstå hvordan vi kan belegge tekstiler<br />
<strong>og</strong> få det holdbart<br />
• Hvilke ledende materialer er fungerer best<br />
• Hvordan kan dette kombineres med<br />
tekstilprosesser<br />
• Noen ledende polymermaterialer:<br />
• Polypyrolle (PPY)<br />
• PEDOT<br />
• Polyaniline (PANI)<br />
StatoilHydro’s Helse <strong>og</strong> Arbeidsmiljø samling 14‐15 oktober 2008
Involvering av Norsk <strong>og</strong> utenlandsk Industri i<br />
SmartWear<br />
• SmartWear har arbeidet aktivt for å engasjere Norsk industri i <strong>FoU</strong><br />
samarbeid nasjonalt <strong>og</strong> i Europa<br />
• Over 20 ulike bedrifter fra teko bransjen har vært med i søknader <strong>og</strong><br />
små <strong>og</strong> store prosjekter, 7 NFR søknader <strong>og</strong> 5 EU søknader er<br />
sendt-<br />
• 2 NFR prosjekter (BIP, KMB) <strong>og</strong> ett EU prosjekt er pågående, vi<br />
venter svar på en EU søknad <strong>og</strong> en BIA søknad<br />
• Tilnærming gjennom Norsk Industri Teko sine distribusjonslister,<br />
informasjon på årlige tekomøter <strong>og</strong> egne kundemøter, nyhetsbrev,<br />
TEPPIES <strong>og</strong> work shops.<br />
• Industriprosjekter (ca 20): Normoterm, kirurgbekledning, Dragerverk<br />
– double sensor study, SINFYSIO (brannbekledning),<br />
sportsbekledning, fiskeri, offshore…
• EU samarbeid; partnere fra mer enn 20 land involvert (fra GZE i<br />
Firenze til B.Hutha, Hanskeprodusent i Finland)<br />
• NEST, nordic centre of excellence of smart textiles and wearable<br />
technol<strong>og</strong>y http://www.nest.nu/<br />
• www. smarttextiles.se<br />
• COST action 352, Motorcycle helmets<br />
• EURATEX, European Technol<strong>og</strong>y for the Future of textiles and<br />
clothing, in the expert group of Personal protective equipment.<br />
• Lead market initiative PPE conference in Netherland 1-2 dec.<br />
• Standardiserings arbeid<br />
• Scientific committes:<br />
• Organizing committe of pHealth – Oslo next year<br />
• International Conference of environmental ergonomics – Boston next<br />
year<br />
• European society of protective clothing – Netherland next year
Vi har lykkes med ågjøre SmartWear kjent<br />
• SmartWear har fått stor medieoppmerksomhet (TV, radio, aviser,<br />
nettsteder, populærvitenskapelige artikler)<br />
• Deltatt med stand på viktige arenaer; Teknoport, Forskningsdagene<br />
• Holdt inviterte foredrag på store internasjonale konferanser,<br />
industrimesser <strong>og</strong> Tekoforum<br />
• Arrangert workshops internt i SINTEF <strong>og</strong> med forskning <strong>og</strong> industri i<br />
Norden<br />
• Deltatt i nettverksarbeid, teknol<strong>og</strong>iplattformer<br />
• Publisert i internasjonale tidskrift med referee
2005 konsernsatsningen SmartWear er<br />
i startfasen:<br />
• Utvikle kompetanse på egenskaper til funksjonelle<br />
tekstilmaterialer<br />
• Utvikle kompetanse på anvendelse av funksjonelle<br />
tekstilmaterialer<br />
• Etablere kundekontakt <strong>og</strong> tillit som grunnlag for<br />
prosjektetablering<br />
• Velge ut relevante materialer som er tilgjengelige fra<br />
leverandører for å<br />
• Forstå hva det er (avansert karakterisering)<br />
• Forstå hvordan det virker (struktur-egenskaps-forståelse)<br />
• Forstå hvordan det lages (grunnlag for egen<br />
videreutvikling)<br />
• Forstå hvordan det skal anvendes<br />
• Etablering av tverrfaglig kompetanse, spesielt mellom<br />
material/kjemi <strong>og</strong> fysiol<strong>og</strong>i/design.<br />
• Gjøre det i samarbeid med industri/brukere<br />
• Publisering
Kick-off september 2005:<br />
Vi har fremtidens drakt!<br />
E352-futur e<br />
sprayhood<br />
“E-352 er fremtidens drakt.<br />
Hadde jeg hatt en så<br />
velutstyrt drakt under<br />
månelandingen i 1968 så<br />
tror jeg kanskje jeg hadde<br />
blitt der...”<br />
Neil Armstrong<br />
Astronaut<br />
solcellepanel<br />
silkemykt fõr<br />
kjølesystem<br />
lys som aktiviseres<br />
i mørket<br />
pustesystem<br />
integrert<br />
gjenfinningssystem<br />
Fremtiden er i våre drakter!
Oljeindustriens Landsforening (OLF) 2005:<br />
strengere krav til helikoptertransportdrakter<br />
SPRUT<br />
løsninger som ivaretar<br />
beskyttelse mot sprut<br />
VARMETAP<br />
løsninger som beskyttelse<br />
mot varmetap ved ulykke<br />
SØK: løsninger som bidrar<br />
til å lette søk etter savnede<br />
personer på sjøen<br />
LUFT: løsninger som<br />
forlenger tilgjengelig tid til<br />
evakuering<br />
VARMESTRESS: løsninger som<br />
reduserer varmestress i<br />
helikopterkabinen<br />
ERGONOMI<br />
løsninger som gir god<br />
tilpasning for alle brukere <strong>og</strong><br />
bruksområder<br />
EVAKUERING:<br />
løsninger som ivaretar<br />
undervannsevakuering
Kartlegging <strong>og</strong><br />
brukerkravanalyse<br />
Oljeindustriens landsforening kom<br />
i 2005 med nye krav til<br />
overlevelsesdrakter<br />
SINTEF ledet arbeidet med<br />
utformingen av denne<br />
kravspesifikasjonen. Sluttbrukerne<br />
var aktivt med i prosessen.<br />
SmartWear<br />
Utvikling <strong>og</strong> testing av ulike<br />
løsninger med smarte materialer<br />
elektronisk varming som skal gi<br />
bedre komfort under<br />
helikoptertransport <strong>og</strong> begrense<br />
nedkjøling i en nødssituasjon i<br />
vann.<br />
Arbeidsfysiol<strong>og</strong>isk laboratorium<br />
Med spisskompetanse på<br />
termoregulering kan vi<br />
dokumentere forbedringene av<br />
drakten i varme <strong>og</strong> i kaldt vann.<br />
Produktutvikling <strong>og</strong> design<br />
HH Pro tok kontakt med SINTEF<br />
for å utvikle en redningsdrakt som<br />
tilfredsstiller kravene til OLF.<br />
SUKSESS for industrien!<br />
2007 HH Pro vinner anbudskonkurransen til StatoilHydro<br />
2008 Nominert til hedersprisen for god design
Normoterm, SeaAir <strong>og</strong> ISOFASE<br />
• Normoterm:<br />
• Industriprosjekt hos Helse (med bidrag fra MK <strong>og</strong> IKT) vinter 2006<br />
• Oppdragsgiver HH Pro<br />
• Mål: Bidra til bedre termisk komfort i ny generasjon<br />
helikopterdrakt<br />
• Løsning: Varmelagring med faseendringsmateriale (PCM)<br />
• SeaAir:<br />
• Ny generasjon helikopterdrakt utviklet av HH Pro<br />
• Anbudskonkurranse Statoil vår 2006<br />
• Taes i bruk i Nordsjøen vinter 2008<br />
• ISOFASE:<br />
• BIA BIP prosjekt, søknad april 2006, oppstart høst 2006<br />
• SINTEF MK <strong>og</strong> SINTEF Helse<br />
• Mål: Videreutvikling / Forbedring av SeaAir
Utfordring !<br />
• Varm nok i 2 grader kald nok i 28 grader<br />
2 grader 28 grader<br />
• Løsning: bruk av tekstiler med latent varme
Termonøytral sone<br />
Metabolic<br />
rate<br />
Core temperature T re<br />
Shivering<br />
Sweating<br />
Shivering<br />
Sweating<br />
Basal<br />
metabolic<br />
rate<br />
TNZ<br />
Aircrew Protective<br />
clothing (2.20 Clo)<br />
TNZ<br />
Shorts<br />
5 10 15 20 25 30 35 40<br />
T a (°C)<br />
T b<br />
Referanse: Færevik et al. (2002). Thermoneutral zone when wearing aircrew protective clothing. Journal of Thermal Biol<strong>og</strong>y.
PCM: Phase Change Materials<br />
Adaptiv temperatur regulering<br />
• PCM er materialer som ved en bestemt temperatur,<br />
gjennomgår en faseforandring, tilsvarende som når<br />
vann fryser til is<br />
• Faseforandringen krever ”kjemisk arbeid” <strong>og</strong> denne<br />
energien må tilføres/avgis fra/til omgivelsene<br />
Tilført<br />
varme<br />
• Ekstra varme eller kjøling må til for å øke/senke<br />
temperaturen forbi overgangstemperaturen<br />
• Varme kan dermed avgis/absorberes uten at<br />
temperaturen endres<br />
• Dette gir potensiale for<br />
stabilisering av temperatur<br />
Temperatur
Hva er tilgjengelig<br />
1. Glaubersalt:<br />
• Pakker med Glaubersalt (salthydrate) kan sys inn i<br />
”lommer”<br />
• Best virkning (per kg)<br />
• Mindre brukervennlig, klumpete<br />
• Blir en del benyttet for stabilisering av temperatur i<br />
bygninger<br />
2. ”Outlast” stoffer<br />
• PCM-mikrokapsler (parafin-voks) integrert i eller på<br />
tekstiler<br />
• Non-woven<br />
• Fibre: Akryl <strong>og</strong> viscose<br />
• Skum: Belegg på skummet eller kapsler i skummet<br />
• Redusert virkning (per kg) fordi mikrokapslene utgjør<br />
bare en del av tekstilet (30%?)<br />
• Mer brukervennlig, behageligere å ha på, gir samtidig<br />
isolasjon<br />
• Blir stadig mer brukt i klær, fottøy, sengetøy<br />
Man kan velge mellom flere overgangstemperaturer<br />
innenfor 20-35 grader, avhengig av hvilken kjemisk<br />
sammensetning som er brukt.
Utfordringer ved bruk av PCM i bekledning<br />
• Få studier som har dokumentert effekt<br />
• Begrenset kapasitet – virketiden er for kort<br />
• Outlast garn; 10 J/g = 5 W i 15 min<br />
• Varmeproduksjon hos mennesket i hvile = 100W<br />
• Vekt <strong>og</strong> mykhet<br />
• Integrasjon i tekstilet (belegging/i fiber ect)<br />
• Produksjon av tekstilet <strong>og</strong> sluttprodukt
Viktige parametere for optimal bruk av PCM<br />
• Bruk av PCM må tilpasses arbeidssituasjonen/anvendelsen<br />
• Virketiden:<br />
Hvor lang tid tar det før PCM materialet har endret fase <strong>og</strong> kjøle/varme<br />
effekten er brukt opp. Det er gunstig at denne er lang.<br />
• Virkningsgraden:<br />
Hvor stor del av PCM energien går med til å kjøle/varme kroppen, <strong>og</strong> ikke<br />
som tap til omgivelsene. Virkningsgraden bør være så høy som mulig.<br />
• Kjøle/varmeeffekten:<br />
Hvor mye bidrar PCM til økt eller minket varmetap fra kroppen per tidsenhet.<br />
• Hva gir best effekt?<br />
• Plassering i bekledningslagene<br />
• Plassering i kontakt med kroppen
INTELLIGENTE<br />
TEKSTILER:<br />
Krav til termisk komfort under flyvninger – fuktighet i drakten<br />
120.0<br />
Unngå<br />
varmestress<br />
Redusere<br />
varmetap<br />
100.0<br />
uten<br />
med<br />
80.0<br />
RH (%)<br />
60.0<br />
40.0<br />
20.0<br />
Scanning electron microscope (SEM) picture PCM,<br />
Effect 60kJ/kg,<br />
Foto; SINTEF Materials and Chemistry<br />
0.0<br />
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120<br />
t(min)
INTELLIGENTE<br />
TEKSTILER:<br />
Krav til termisk komfort under flyvninger – subjektiv evaluering<br />
Skal ikke endres med mer enn 2 enheter i forhold til Gagges skala for subjektiv evaluering<br />
Unngå<br />
varmestress<br />
Redusere<br />
varmetap<br />
4<br />
3<br />
uten<br />
2<br />
med<br />
1<br />
0<br />
0 20 40 60 80 100 120<br />
t(min)<br />
Scanning electron microscope (SEM) picture PCM,<br />
Effect 60kJ/kg,<br />
Foto; SINTEF Materials and Chemistry
Faseendringsmaterialer når temperaturen synker<br />
Resultater fra pilotstudier ved SINTEF
PCM in protective clothing<br />
There is a positive effect of PCM on thermal strain<br />
• the effect of PCM is related to distance between skin and PCM<br />
• temperature sensitivity of the selected body areas for positioning of PCM<br />
• amount of PCM at different body areas<br />
• moisture transport, insulation and weight of the total clothing system<br />
During flight<br />
• Absorbs and store heat from the body<br />
• Significantly reduction in sweat production<br />
• Better thermal comfort<br />
• More hygienic<br />
In water<br />
• Releases stored heat as temperature of the body decreases by exposure to cold<br />
water<br />
• Better thermal comfort because of less moisture accumulation in the clothing
Helly Hansen SeaAir<br />
vinner prisen for God Design 2008<br />
• Nominert <strong>og</strong>så til hedersprisen av<br />
Norsk Designråd<br />
• Prisen ble delt 12. mars med<br />
Christine Koth i spissen!<br />
• Suksess for industrien<br />
• Omsatt for en halv milliard så langt
Hederspris til unge talenter!<br />
Interaction between NTNU students and SINTEF<br />
Industrial design students<br />
Material students<br />
Physiol<strong>og</strong>y students
ISOFASE, BIA (NFR) • Kravspesifikasjon<br />
Scanning electron microscope (SEM) picture of<br />
Outlast PCM, Effect 60kJ/kg,<br />
Foto; SINTEF MK<br />
• Kartlegging av tilgjengelig<br />
PCM <strong>og</strong> isolasjon<br />
• Termisk modellutvikling<br />
• Analyse av tilgjengelig PCM<br />
<strong>og</strong> isolasjonsmaterialer<br />
• Design<br />
• Identifisere<br />
samarbeidspartnere<br />
• Draktfremstilling (industri)<br />
• Testing av draktytelse<br />
• Kombinere isolasjon <strong>og</strong> PCM<br />
• Bedre effekt, komfort <strong>og</strong><br />
enklere produksjon
Utfordringer<br />
SINTEF kompetanse:<br />
• Polymermaterialer<br />
• Kapselteknol<strong>og</strong>i<br />
• Materialkompatibilitet,<br />
• Termiske egenskaper<br />
• Fysiol<strong>og</strong>i<br />
• Design<br />
Forskningsutfordringer<br />
• Materialkompatibilitet mellom<br />
PCM kapsler <strong>og</strong> isolasjonsmateriale<br />
• Overflate/grenseflate modifisering<br />
• Finne optimal overgangstemperatur,<br />
plassering <strong>og</strong> mengde i bekledningen,<br />
tilpasset anvendelsen
Teknol<strong>og</strong>iutvikling gjennom<br />
eksterne prosjekter<br />
• Andre Fou miljøer <strong>og</strong> Industri var/er skeptisk til bruken av<br />
PCM<br />
• BIA prosjektet ISOFASE har gitt oss det nødvendige<br />
vitenskapelige grunnlaget for vekst fordi vi besitter<br />
spisskompetanse på interaksjonen mellom smarte materialer<br />
(PCM) <strong>og</strong> virkemåte på kroppen som ingen andre<br />
forskningsmiljøer har<br />
• Vi lykkes i dette prosjekter fordi vi har etablert et tverrfaglig<br />
godt samarbeidende team i SmartWear<br />
• Vi har en kombinasjon av tverrfaglig kompetanse (IKT,<br />
Materialteknol<strong>og</strong>i, Fysiol<strong>og</strong>i <strong>og</strong> Produktdesign) <strong>og</strong> testfasiliteter<br />
som er unik i EU markedet<br />
• Vi har lykkes med å gjøre teknol<strong>og</strong>ien kjent i media
5. Oppsummering <strong>og</strong> veien videre
Noterefiga,<br />
Novel temperature regulating Fibers<br />
and Garments<br />
The concept is to develop new temperature regulating fibers<br />
for innovative textiule products by introdusing a large<br />
amount of PCM in fibers for thermal management<br />
• Latent heat larger than 60 J/g<br />
• Sufficient strength<br />
• Design and development of new garments<br />
• 4 years<br />
• 15 partnere from Europa<br />
• SME and <strong>FoU</strong> partners<br />
The PCM microcapsules can be contained<br />
with the fibre itself ...<br />
Source: Outlas
Smart bekledning for kulde<br />
ColdWear; Textiles and<br />
Clothing for improved<br />
safety, performance and<br />
comfort in the High<br />
North
Kaldt klima, helse <strong>og</strong> risiko<br />
• Eksponering til kulde innebærer utfordringer <strong>og</strong><br />
begrensninger for personell knyttet til oljeleting <strong>og</strong><br />
produksjon i arktiske strøk
Ambisjoner <strong>og</strong> overordnet mål for ColdWear<br />
KMB prosjekt 2008‐2011<br />
Bakgrunn:<br />
• Det kalde <strong>og</strong> tøffe klimaet i Nordområdene representerer en trussel for yteevne <strong>og</strong><br />
sikkerheten.<br />
• Utviklingen innen smarte tekstiler <strong>og</strong> instrumentering i bekledning gir potensial for å<br />
utvikle bekledning som kan forbedre arbeidsforhold, sikkerhet <strong>og</strong> yteevne i kaldt klima<br />
• Norsk tekoindustri er i en unik posisjon for å utvikle avanserte produkter for<br />
anvendelser i kaldt <strong>og</strong> vått klima<br />
Mål:<br />
• Prosjektet har som overordnet målsetting å utvikle kunnskap om smarte materialer <strong>og</strong><br />
instrumentering for å utvikle bekledning som kan bidra til bedre sikkerhet, komfort <strong>og</strong><br />
yteevne for arbeidere på utsatte arbeidsplasser.<br />
Partnere Wenaas AS, Swix Sport AS, Janusfabrikken AS, StatoilHydro.<br />
Referanse partnere i prosjektet er Oljeindustriens Landsforening, Forsvarets l<strong>og</strong>istikk<br />
organisasjon (FLO), Politiets data <strong>og</strong> materiell tjeneste (PDMT)<br />
Ramme 17,1 mill NOK.
Oversikt over ColdWear prosjektet<br />
Smarte materialer <strong>og</strong> tekstiler<br />
Beklednings fysiol<strong>og</strong>i<br />
Elektronikk
Utfordringer for smarte tekstiler i Europa<br />
2005: Forventingene til utviklingen av smart tekstiler var i 2005<br />
skyhøye mye på grunn av de mange spennende<br />
applikasjonene/stort marked.<br />
2008: Markedet har opplevd en mindre vekst enn antatt;<br />
• Smarte tekstiler har vakt stor interesse, men har ikke helt klart<br />
å kommet ut av laboratorium stadiet enda<br />
• Er fremdeles preget av tidlig fase <strong>og</strong> behov for videre<br />
forskning <strong>og</strong> utvikling<br />
• Tekstil <strong>og</strong> bekledning industri er ikke tilstrekkelig engasjert<br />
• Kjerne teknol<strong>og</strong>ier innen; kontaktflate, tilkobling,<br />
sensorutvikling, hudkontakt, produksjon <strong>og</strong> brukervennlighet<br />
er ikke tilstrekkelig utviklet/testet<br />
• Forsknings samfunn i Europa er fragmentert<br />
• Produkter ut på markedet er ikke mulig uten tverrfaglig samarbeid<br />
<strong>og</strong> bedre tilnærming mellom tekoindustri <strong>og</strong> elektronikk industri
Oppsummering<br />
• Bevisst satsning på forskningsbasert innovasjon i <strong>tekoindustrien</strong> bidrar til at<br />
de er i fremste front på å ta i bruk den nyeste teknol<strong>og</strong>ien innen smarte<br />
tekstiler <strong>og</strong> avansert teknol<strong>og</strong>i i produktene<br />
• SmartWear har bidratt til å styrke norsk industri gjennom involvering i<br />
forsknings samarbeid nasjonalt <strong>og</strong> internasjonalt, med smarte løsninger<br />
som har gitt enkelte aktører i en unik markedsposisjon<br />
• SINTEF vil videreutvikle <strong>FoU</strong> arbeidet på smarte tekstiler gjennom EU <strong>og</strong><br />
NFR prosjekter i nært samarbeid med industrien <strong>og</strong> andre <strong>FoU</strong> partnere<br />
• Smarte tekstiler har mange spennende applikasjoner som gjør at det er<br />
muligheter for vekst i andre markedssegmenter for norsk tekoindustri, eks.<br />
helseprodukter, interiør, bygg.
Hilde Færevik<br />
Seniorforsker SINTEF Helse
Change language