Applicazioni medicali e sportive di un nuovo tessuto riscaldante.

Introduzione

Leggendo il titolo di questa relazione alcuni di voi avranno sorriso e si saranno chiesti quale avrebbe potuto essere il contenuto innovativo. Infatti, l’utilizzo di tessuti riscaldanti è noto da tempo e vi sono in commercio molti prodotti che sfruttano le proprietà dei metalli inserendoli in strutture tessili. Dove è quindi la novità, l’innovazione introdotta da questo progetto?

Dati del prodotto

Il progetto HTS nasce nel 1993 e si sviluppa fino al deposito di un brevetto internazionale del marchio. HTS è un semilavorato costituito da due ovatte in poliestere che racchiude all’interno un tessuto con ordito in poliestere e trama in poliestere intervallata con fili di carbonio.

Variando la geometria del semilavorato in termini di distanza tra i fili di carbonio, il numero e la lunghezza dei fili di carbonio, è possibile variare e calibrare le diverse applicazioni.

L’innovatività del progetto HTS

L’innovazione introdotta dal progetto HTS è l’impiego del carbonio. Infatti, in questo tessuto si sfruttano due importanti proprietà del carbonio:

-         il carbonio ha una conducibilità che ha un valore intermedio tra quello delle fibre sintetiche e quello dei metalli. Quindi, attraversato da una corrente elettrica il filo di carbonio presenta un effetto Joule molto elevato che fa sì che sia sufficiente una corrente a basso voltaggio per sviluppare calore;

-         il carbonio non sviluppa ossidi solidi, ma solo ossidi gassosi ad altissime temperature e quindi non subisce l’influenza dell’umidità.

Quali sono le implicazioni di queste due importanti caratteristiche della fibra di carbonio?

Da un lato la bassa conducibilità permette di scaldare a bassa tensione e quindi di avere più sicurezza per gli utilizzatori (si evitano surriscaldamenti e scosse) e di realizzare prodotti portatili alimentati con batterie da 6 e da 12 volt.

Le applicazioni

Tutte le applicazioni prendono spunto dalle caratteristiche di questo prodotto che sono:

-         efficienza;

-         affidabilità;

-         flessibilità;

-         sicurezza.

Di seguito presentiamo qualche applicazione sviluppata con HTS in alcuni settori, tenendo conto che HTS ad oggi viene studiato per applicazioni in:

-       abbigliamento sportivo;

-       medicale;

-       arredamento;

-       edilizia;

-       vivaistica;

-       trasporti.

Il settore sportivo

Nell’ambito dell’abbigliamento sportivo, molti sono i risultati importanti già raggiunti. Il più significativo riguarda la realizzazione di un indumento per lo sci effettuata dalla ditta torinese Anzi Besson. Si tratta di Warm Up, un sovrapantalone realizzato con inserti in HTS, che svolge una decisiva azione riscaldante per la muscolatura lombare e delle gambe. Warm Up è in grado di mantenere al caldo, nei momenti di inattività che precedono ad esempio una gara, tutta la zona muscolare compresa tra la fascia lombare, la coscia e la zona superiore del ginocchio, evitando così stiramenti e tensioni ai muscoli che risultano più esposti agli sforzi fisici tipici dello sci alpino. La novità in questo campo, rispetto a quelli analoghi già esistenti sul mercato, è dovuta alle fibre di carbonio disposte in trama in maniera differenziata per conferire una distribuzione del calore mirata. La disposizione capillare dei componenti riscaldanti fa sì che la trasmissione e la diffusione del calore non siano compromesse anche in caso di lacerazione del tessuto e delle fibre o delle basse temperature. Warm Up è alimentato da una batteria ricaricabile esterna da 6 volt, che permette una distribuzione del calore in modo uniforme e continuo per oltre 2 ore (tanta è l’autonomia della pila). Il prodotto è stato testato direttamente sul campo e nelle condizioni atmosferiche più difficili e impegnative dalla squadra nazionale austriaca di sci.

Altri impieghi sono in fase di sviluppo e riguardano le tute subacquee, i giacconi da moto, le tute sportive, eccetera. Il grande vantaggio è la modificabilità della geometria della struttura e quindi la possibilità di variare sia la capacità di riscaldamento sia la distribuzione del calore.

Il settore medicale

Il principio: si tratta di sfruttare il calore o come agente terapeutico o per evitare gli effetti nefasti del raffreddamento tissulare. L’interesse medico consiste nel permettere una reale terapia mediante l’applicazione locale di calore secco, associato ad un contenimento elastico dell’articolazione, il tutto in piena autonomia. Questa tecnica è applicabile per varie ore al giorno, consentendo così una terapia efficace e allo stesso tempo una vita attiva.

L’effetto del calore a livello dell’apparato locomotore è noto da sempre, e comporta, sulla parte del corpo interessata, una vasodilatazione responsabile degli effetti antalgici e trofici, rilassanti e antidermatosi. Nel quadro delle applicazioni mediche, sono state sviluppate due tipologie di applicazioni:

1.      in rete (applicazione fissa);

2.      con batteria (applicazione portatile).

Il principio di funzionamento è sempre lo stesso: l’utilizzazione di HTS che, soggetto ad una differenza di potenziale elettrico, attraverso la rete e un trasformatore o una batteria, determina un aumento della temperatura dell’elemento scelto. Questo aumento di calore avviene sulla superficie del tessuto e determina un’applicazione per conduzione.

Per le applicazioni in rete si applica una corrente di 12 volt e i prodotti allo studio sono: termolenzuola per ospedali, pronto soccorso, sale operatorie, eccetera.

Per le applicazioni con batteria sono state progettate delle stecche terapeutiche portatili, riscaldanti, applicabili su varie parti del corpo. La temperatura di queste stecche è controllata da una scatola elettronica che assicura, oltre al controllo della temperatura, una sicurezza assoluta del sistema elettrico ed elettronico.

Chiaramente, le applicazioni mediche non riguardano:

-         le affezioni infiammatorie in fase acuta;

-         gli attacchi infiammatori sopravvenuti nel quadro di affezioni degenerative;

-         le lesioni tumorali;

-         le lesioni traumatiche recenti.

Soprattutto in campo medico un ruolo fondamentale è giocato dalle proprietà di HTS:

-         sicurezza per il paziente;

-         possibilità di sterilizzazione;

-         inattaccabilità.

 

Gli altri settori

Edilizia

Interessante è la filosofia che sta alla base degli studi per le applicazioni in campo edile. Fino ad un passato molto recente la produzione del calore in edilizia è stata gestita attraverso l’impiego di elementi produttori di tipo puntuale, ovvero corpi riscaldanti collocati all’interno degli ambienti. Questi elementi agiscono mediante irraggiamento, convezione e conduzione. Negli ultimi anni si sono affermati sistemi di riscaldamento che mirano ad una migliore distribuzione del calore, cioè abbassare la temperatura di esercizio dell’elemento riscaldante e aumentare la distribuzione.

A titolo di esempio, un moderno pavimento riscaldante oggi lavora con acqua circolante in tubi di minimo diametro immersi in un massetto a pavimento ad una temperatura di esercizio di circa 25°C o inferiore, per mantenere l’intero ambiente a temperatura di 20°C circa.

Il tessuto HTS, date le sue caratteristiche di maneggevolezza ed efficienza, si presta a qualsiasi idea di messa in opera per il riscaldamento di ampie superfici a bassa temperatura. Il bilancio energetico è da un punto di vista teorico, almeno pari a quello di qualsiasi altro sistema riscaldante, ma più economico, dato che il suo ciclo produttivo non comprende bruciatori a combustibile fossile che devono per forza ammettere lo spreco dei fumi e dei gas di scarico. Dal punto di vista termodinamico, estrarre energia elettrica da un motore a combustione di materiale fossile (carbone o derivati dal petrolio, come fanno innumerevoli centrali termoelettriche in Italia) per poi usarla in macchine che la ritrasformano in calore, è un’operazione economicamente discutibile ed uno scempio energetico. Il tessuto HTS per essere efficiente dal punto di vista dell’intero ciclo economico deve legarsi a produzioni autonome di energia elettrica che eludano per questo l’utilizzo di combustibili fossili.

Arredamento

Il campo dell’arredamento è stato il primo studiato e sperimentato con la realizzazione di prodotti come: scaldaletti, scaldamani, scaldapiedi, termofori da poltrona, eccetera.

Ad esempio, lo scaldaletto è formato da un telo di HTS di 180x180 cm, che inserito tra il materasso e il lenzuolo, mantiene a lungo una piacevole sensazione di calore, consumando 80 watt/ora (l’equivalente di una lampadina).

Vivaistica

Nella vivaistica si sta sperimentando l’uso di HTS nelle coltivazioni di talee con la tecnica del “letto caldo”, dove attualmente si usa acqua preriscaldata. Quindi, in questo caso, si sostituisce una tecnologia costosa in termini di impianti ed energia con una più conveniente.

HTS, il Futuro

La grande versatilità del prodotto permetterà la messa a punto di applicazioni importanti in moltissimi settori. Noi siamo a disposizione per tutti coloro che vorranno partecipare a questa sfida.