4. Experiment
4.2. Provedení experimentu
4.2.2. Externí testování na TUL
A) PRODYŠNOST
Pro ověření a podložení výsledků hlavního sledovaného parametru prodyšnosti, došlo i k přetestování prodyšnosti na všech připravených materiálech na Technické univerzitě v Liberci. Zároveň bylo provedeno další měření odolnosti vůči vodním parám.
Zjišťování prodyšnosti vzorků ANNY 01, ANNY 01 3D, ANNY 02 3D laminovaných textiliích bylo prováděno na přístroji SDL M021S (obr. 19)a měření je evidováno v protokole č. TP120306BA.
Popis zkoušky při testování prodyšnosti:
1. Upnutí material na kruhový držák vzorku o ploše 20 cm2
2. Měření rychlosti proudění vzduchu qv [l/min] při tlakovém spádu 100 [Pa]
a 80 [Pa]
3. Výpočet prodyšnosti textilií R [mm/s]
: $; < 167 ! / =" 12
qv = aritmetický průměr rychlosti průtoku vzduchu[l/min]
A = zkoušená plocha textilie [cm2]
167 = přepočítávací faktor z [l/min] na [mm/s]
Zde jsou grafy č.1 a č.2 s výsledky měření prodyšností při tlakovém spádu 80 Pa a 100 Pa. (1.vzorek = ANNY 01, 2. vzorek = ANNY 01 3D, 3. vzorek = ANNY 02 3D)
Graf č. 1 Graf prodyšnosti vzorků při tlakovém spádu 100 Pa
Tab. č. 4 Naměřené hodnoty prodyšností při tlakovém spádu 100 Pa
Graf č. 2 Graf prodyšnosti vzorků při tlakovém spádu 80 Pa
Tab. č. 5 Naměřené hodnoty prodyšností při tlakovém spádu 80 Pa
Měření bylo provedeno dle normy ČSN EN ISO 9237: 1995, při teplotě 25oC, při relativní vlhkosti 65%, při tlakovém spádu 100 Pa a 80 Pa na zkušební ploše 20cm2. Definovaný tlakový spád je vhodný pro všechny vzorky. Čím je hodnota R [ mm/ s]
vyšší, tím je materiál prodyšnější.
Dle těchto naměřených výsledků se prokazuje, že použití 3D pleteniny jako laminačního komponentu je vhodnější pro získání vyšších parametrů prodyšnosti. (viz 2. a 3. vzorek v grafu oproti vzorku 1) a zároveň je prokazatelné, že i použitím speciální příze Antfresh získáme mírně vyšší výsledky, oproti standardní přízi.
B) MĚŘENÍ ODOLNOSTI VŮČI VODNÍM PARÁM
Jako další nezávislé testování bylo navrženo měření odolnosti vůči vodním parám R Měření bylo prováděné dle normy ČSN EN ISO 31092, ISO 11092 (800819)
v laboratoři Technické university v Liberci. Pro měření byl použitý přístroj SKIN MODEL PSM -2. Testování probíhalo za podmínek: 20oC a při relativní vlhkosti 62%.
Měření se provádělo 4 krát na každém vzorku.
Pro testování byly připravené vzorky:
ANNY 01 = 1c ANNY 01 3D = 1b ANNY 02 3D = 1 a
Tab. č. 6 Naměřené průměrné hodnoty odolnosti vůči vodním parám na TUL
Při testování platí, že čím nižší hodnota je naměřená, tím více vodních par materiál propustí. Hodnocení probíhá dle uvedené 5 stupňové škály, s tímto rozdělením, uvedeném na obr. č. 20 dle uvedené ISO normy.
Obr. č. 20 Škála hodnocení propustnosti vodních par dle ISO11092
Výsledky testování jsou evidovány v protokolo o měření č. 14/2012 na TUL na KOD.
Z tohoto měření tedy vyplývá, že materiál ANNY 02 3D vychází jako nejvhodnější pro používání pasivních klima sedadel.
4.2.3. EXTERNÍ TESTOVÁNÍ KOMPLETNÍCH SEDADEL VE SPOLEČNOSTI PROSEAT
A) TRANSFER VLHKOSTI V SEDADLE
Vzhledem k předchozím měřením bylo dohodnuto ve spolupráci s firmou PROSEAT, že se použijí pro porovnání všechny tři vzorky textilií ANNY 01, ANNY 01 3D a ANNY 02 3D ke kompletnímu testování na hotových sedadlech, kde se změří a vyhodnotí transfer vlhkosti v sedadlech.
Abychom tento pokus mohli porovnat, zda budou hodnoty na nových materiálech vypovídající, budou připraveny k porovnání dvě kompletní aktivní klima sedadla z programu běžícího ve Škoda Auto.
Pro toto měření se připravily potahy, ušité z výše uvedených nových vzorků. Poté byly připraveny sedadla se „Z“ upravenou strukturovanou pěnou. Proběhlo čalounění sedadel na připravené konstrukce s uvedenou pěnou a jsou k testování připraveny tyto kompletní sedadla:
6.1.2. ANNY 01 – pasivní klima sedadlo 6.1.3 ANNY 01 3D pasivní klima sedadlo 6.1.4: ANNY 02 3D pasivní klima sedadlo
7810 aktivní klima sedadlo s vypnutým ventilátorem Fadun aktivní klima sedadlo s vypnutým ventilátorem
K testování jsou k dispozici jak opěry sedadel s označením P1, tak i sedáky s označením P2. Testování proběhlo u společnosti PROSEAT za těchto předepsaných podmínek:
• figurína SAE J – 826, o celkové hmotnosti 65 kg,
• výhřev 2*160W, regulátor Host R 2500-10K
• tester MSR 12, B10040, v.č. SN 100 107
• sada senzorů TH HUN16 ZP 10998
•
Popis zkoušky:
• zkouška probíhá v klimatizované laboratoři při teplotě 23oC a relativní vlhkosti 50%
• veškerý materiál je před zkouškou klimatizován po dobu min. 4 hodin
• figurína je nahřátá na 36oC
• do měřící vložky jsou uloženy senzory (8) v pozicích dle obr. č. 22
• do okolí senzorů je jemně rozprášeno 20g vody
• záznam hodnot je spuštěn bezprostředně po aplikaci vody
• figurína je neprodleně po spuštění záznamu usazena do sedačky
• záznam měření končí 4 hodiny po spuštění záznamu hodnot
• manipulace s figurínou nastane až po ukončení záznamu
Sledované hodnoty: ustálených hodnot relativní vlhkosti během zkoušky je takto vyhodnocena:
>? !% / ABC" DE ' DF GF ' GH HF
Obr. č. 21 Znázorněné použití zařízení s měřící figurínou.
Obr. č. 22 Pozice měřících senzorů ve vložce
Obr. č. 23 Použitá strukturovaná pěna do opěry P1
Naměřené hodnoty (na sedáku a opěře u každé z testovaných verzí)
Hodnoty testovaného vzorku ANNY 01 na sedáku
(standarní příze, upravená vazba, plamenná laminace s PUR-ether pěnou)
Graf č. 3 Teploty na sedáku ANNY 01
Graf č.4 Vlhkosti na sedáku ANNY 01
Hodnoty testovaného vzorku ANNY 01 na opěře
(standarní příze, upravená vazba, plamenná laminace s PUR-ether pěnou)
Graf č.5 Teploty na opěře ANNY 01
Graf č. 6 Vlhkosti na opěře ANNY 01
Hodnoty testovaného vzorku ANNY 01 3D na sedáku (standarní příze, upravená vazba, hotmelt laminace s 3D)
Graf č. 7 Teploty na sedáku ANNY 01 3D
Graf č. 8 Vlhkosti na sedáku ANNY 01 3D
Hodnoty testovaného vzorku ANNY 01 3D na opěře (standarní příze, upravená vazba, hotmelt laminace s 3D)
Graf č. 9 Teploty na opěře ANNY 01 3D
Graf č. 10 Vlhkosti na opěře ANNY 01 3D
Hodnoty testovaného vzorku ANNY 02 3D na sedáku (Antfresh příze, upravená vazba, hotmelt laminace s 3D)
Graf č. 11 Teploty na sedáku ANNY 02 3D
Graf č. 12 Vlhkosti na sedáku ANNY 02 3D
Hodnoty testovaného vzorku ANNY 02 3D na opěře (Antfresh příze, upravená vazba, hotmelt laminace s 3D)
Graf č. 13 Teploty na opěře ANNY 02 3D
Graf č. 14 Vlhkosti na opěře ANNY 02 3D
Hodnoty aktivní klima sedačky 7810 na sedáku Stav: vypnuté ventilátory
Graf č. 15 Teploty na sedáku 7810 aktivní klima
Graf č.16 Vlhkosti na sedáku 7810 aktivní klima
Hodnoty aktivní klima sedačky 7810 na opěře Stav: vypnuté ventilátory
Graf č. 17 Teploty na opěře 7810 aktivní klima
Graf č. 18 Vlhkosti na opěře 7810 aktivní klima
Hodnoty aktivní klima sedačky FADUN na sedáku Stav: vypnuté ventilátory
Graf č. 19 Teploty na sedáku FADUN aktivní klima
Graf č. 20 Vlhkosti na sedáku FADUN aktivní klima
Hodnoty aktivní klima sedačky FADUN na opěře Stav: vypnuté ventilátory
Graf č. 21 Teploty na opěře FADUN aktivní klima
Graf č. 22 Vlhkosti na opěře FADUN aktivní klima
Souhrn výsledků měření pro sledované hodnoty:
Tab. č. 7 Hodnotící číslo EZ pro sedáky – všechny testované vzorky
Tab. č. 8 Hodnotící číslo EZ pro opěry – všechny testované vzorky
Na výše uvedených hodnotách je rozpoznatelné chování jednotlivých materiálů.V prvních třech měřených veličinách se chovají velmi podobně. Ale jak je patrné z hodnocení, čas počátku poklesu a strmého poklesu a čas konce strmého poklesu relativní vlhkosti a čas konce zkoušky je více než dvojnásobný v porovnání s aktivní klima sedačkou 7810.
Na uvedených grafech č. 23 a č. 24 je zohledněno hodnotící číslo EZ, udávající pokles relativní vlhkosti v čase, pro sedáky a opěry testovaných materiálů.
Graf. č. 23 EZ hodnotící číslo sedáků
Graf č. 24 EZ hodnotící číslo opěr
Závěrem tohoto testování je nutné konstatovat, že všechny tři sedadla 6.1.2 – ANNY 01., 6.1.3.- ANNY 01 3D a 6.1.4. – ANNY 02 3D vykazují velmi dobrý odvod vlhkosti, zejména materiál ANNY 02 3D se speciální přízí Antfresh, který se přibližuje nejlepšímu dosud měřenému stavu – viz 7810 u aktivního klima sedadla. Nutné je mít na paměti, že sedadla 7810 a FADUN byla testována výrazně kratší dobu. Pro další testování je doporučené uvažovat sedadlo 7810 jako etalon. Naopak další prodlužování zkoušky není doporučováno, neboť vyhodnocení pomocí konce strmého poklesu se ukazuje jako možné. Hlavní nevýhodou metody tak zůstává problematika velkých rozdílů měřených hodnot a používání odhadovaných průměrů. Přesto má metodika svojí vypovídající hodnotu i pro pasivní klima sedadla.
4.3.VYHODNOCENÍ EXPERIMENTU
Experiment s připravenými vzorky ANNY 01, ANNY 01 3D a ANNY 02 3D podle laboratorního hodnocení standardními i nestandardními metodami můžeme považovat za úspěšný, protože byly splněny veškeré požadavky zadané zákazníkem dle jeho specifikace a navíc bylo ověřeno, že mají další přínos pro pasivní klima sedadla, a proto je možné tento výrobek prezentovat zákazníkovi.
5. POUŽITÍ V PRAXI
V současné době je aktuální a velmi žádoucí poptávka po textílii, která je funkční a přinese zákazníkovi lepší komfort. Dle testovaných parametrů, které byly zjištěny jako vyhovující, nic nebrání k tomu, aby byl výrobek zákazníkovi nabídnutý a mohl se začlenit do běžné sériové výroby.
Otázkou samozřejmě zůstává cena výrobku. Při finanční analýze bylo zjištěno, že používáním zlepšených a optimalizovaných materiálů ANNY 01, ANNY 01 3D či ANNY 02 3D v porovnání se stávajícími výrobky, by se musely prodávat tyto textílie za vyšší prodejní ceny. Zde je souhrn finančního dopadu na kompletní sady potahů pro 1 vůz:
Jak je patrné z finanční analýzy, všechny 3 nové vzorky jsou dražší. Jelikož je snahou
∆ Náklady textilie /
příležitosti umístnit tyto výrobky do vyšších modelových řad, nebo speciálních modelů, kde je i větší a zajímavější prostor i pro tyto textilie s vyšší cenovou nabídkou. Není to ale jen otázka ceny. Pakliže se zákazník rozhodne zabývat se těmito technologiemi a používat je, ocitáme se před dalšími náročnými zkouškami, což jsou zkušební dodávky zpracovatelům na vysekání a šití potahů a následně finální testování hotových sedadel, včetně dalších a náročnějších oděrových a vysoce-zátěžových testů až po další velmi náročné a nákladné airbagové testy. Nedílnou součástí je samozřejmě mít dobře promyšlený a připravený marketing pro tyto nové produkty, které zákazníky opravdu osloví a zákazník se o kvalitách pasivních klimatizovaných sedadel bude moci sám přesvědčit a bude ochoten zaplatit si za lepší komfort.
6. ZÁVĚR
Zvolené téma práce prokázalo, že tepelné vlastnosti autotextílií značně ovlivňují celkový komfort. Pasivní klimatizovaná sedadla jsou velmi dobře použitelná v automobilovém průmyslu právě v oblasti vývoje moderních a komfortních sedadel.
Promyšlená a dle jasně stanovených technických postupů mnohokrát experimentálně ověřená aplikace speciální 3D pleteniny s upravenou tkaninou a sedadlovou pěnou nabízí vytvoření zvláštního produktového segmentu.
Zatím se bohužel jeví experimentálně vygenerovaný produkt jako cenově náročnější, ale i přesto vhodný pro zařazení do kategorie výrobků určených pro klientelu se zájmem o rychlou a efektivní aplikaci moderních trendů do výrobní řady.
Na základě provedeného původního experimentu, jenž byl předmětem předložené práce, je možné konstatovat, že cíle práce byly splněny.
První cíl – analýza tepelných vlastností autotextilií - prokázala, že prodyšnost, a transfer vlhkosti textilií ovlivňují tepelný komfort a užitím speciálních materiálů a úprav v textilii se zajistí zlepšené termoregulace člověka. Právě použitím speciálních přízí, úpravou struktury textilie a výběrem vhodných laminačních 3D komponentů dodávají výrobku smart efekt.
Druhý cíl – kontrola textilie dle specifikačních požadavků zákazníka – byl také splněn, neboť proběhla kontrola a ověření experimentu. Byly provedeny konvenční a rovněž nekonvenční zkoušky.
Dalším velmi pozitivním přínosem v řešení pasivních klima sedadel se nachází v tom, že použitý 3D materiál je 100% polyester a nahrazuje tak polyuretanovou pěnu, tudíž výrobek se stává 100% recyklovatelným, což v dnešní době při tak vysoké produkci automobilů, by přineslo velmi efektivní řešení v často tak kladených otázkách o recyklaci automobilových dílů.
Dospěli jsme k závěru, že v případě zavedení nového produktu, by se samozřejmě ještě musely stanovit důležité hodnoty a parametry, jež by byly nutné pro vytvoření zcela nové testovací normy a silná marketingová podpora. Je vhodné znovu podotknout, že další vývoj a testy budou velmi ovlivněny finančními možnostmi společnosti, která se rozhodne zabývat se dalším vývojem. Zároveň bylo ověřeno, že nově dosažené vlastnosti textílie by jistě byly oceněny uživateli. Dalším krokem by bylo publikování a prezentace provedených experimentů v odborné literatuře, neboť další odborná diskuze je nezbytná.
SEZNAM OBRÁZKŮ, GRAFŮ A TABULEK
Obr.č. 1 Příklad kondukce [11]
Obr.č. 2 Příklad konvekce [11 Obr.č. 3 Příklad radiace [11]
Obr.č. 4 Polyethylentereftalát - naměřené výsledky [16]
Obr.č. 5 Způsoby přenosu tepla do kabiny vozu a prostředky, které je ovlivňují [11]
Obr.č. 6 Ekologické certifikáty výrobků firmy Schoeller [12]
Obr.č. 7 Výrobní odvětví firmy Schoeller [12]
Obr.č. 8 Znázorněné působení speciální úpravy coldblack® [13]
Obr.č. 9 Měření termokamerou v institute EMPA v St. Gallenu [13]
Obr.č. 10 Zařízení simulující pocení (sweating torso) [13]
Obr.č 11 Měření bez simulovaného pocení na torzu [13]
Obr.č. 12 Měření se simulovaným pocením na torzu [13]
Obr.č. 13 Použitá strukturovaná pěna do sedáků P2 při testování transport vlhkosti Obr.č. 14 Vzorek ANNY 01
Obr.č. 15 Vzorek ANNY 01 3D Obr.č. 16 Vzorek ANNY 02 3D Obr.č. 17 Speciální příze ANTFRESH Obr.č. 18 3D pletenina a její funkce
Obr.č. 19 Přístroj na měření prodyšnosti SDL M021S
Obr.č. 20 Škála hodnocení propustnosti vodních par dle ISO11092 Obr.č. 21 Znázorněné použití zařízení s měřící figurínou
Obr.č. 22 Pozice měřících senzorů ve vložce Obr.č. 23 Použitá strukturovaná pěna do opěry P1
Graf č. 1 Graf prodyšnosti vzorků při tlakovém spádu 100 Pa Graf č. 2 Graf prodyšnosti vzorků při tlakovém spádu 80 Pa Graf č. 3 Teploty na sedáku ANNY 01
Graf č. 4 Vlhkosti na sedáku ANNY 01 Graf č. 5 Teploty na opěře ANNY 01 Graf č. 6 Vlhkosti na opěře ANNY 01
Graf č. 7 Teploty na sedáku ANNY 01 3D Graf č. 16 Vlhkosti na sedáku 7810 aktivní klima Graf č. 17 Teploty na opěře 7810 aktivní klima Graf č. 18 Vlhkosti na opěře 7810 aktivní klima Graf č. 19 Teploty na sedáku FADUN aktivní klima Graf č. 20 Vlhkosti na sedáku FADUN aktivní klima Graf č. 21 Teploty na opěře FADUN aktivní klima Graf č. 22 Vlhkosti na opěře FADUN aktivní klima Graf.č. 23 EZ hodnotící číslo sedáků
Graf č. 24 EZ hodnotící číslo opěr
Tab.č. 1 Laboratorní protokol s naměřenými výsledky vzorku ANNY 01 Tab.č. 2 Laboratorní protokol s naměřenými výsledky vzorku ANNY 01 3D Tab.č. 3 Laboratorní protokol s naměřenými výsledky vzorku ANNY 02 3D Tab.č. 4 Naměřené hodnoty prodyšností při tlakovém spádu 100 Pa
Tab.č.5 Naměřené hodnoty prodyšností při tlakovém spádu 80 Pa
Tab.č. 6 Naměřené průměrné hodnoty odolnosti vůči vodním parám na TUL Tab.č. 7 Hodnotící číslo EZ pro sedáky – všechny testované vzorky
Tab.č. 8 Hodnotící číslo EZ pro opěry – všechny testované vzorky
PŘEHLED UVEDENÝCH ROVNIC
Tlak [Pa] [4] str. 9
Relativní vlhkost ΦΦ 100 [%] str. 9
Vnitřní energie soustavy v – str. 10
Teplo str. 10
Teplo str. 10
Fourierův zákon: I 2 – 1 J!" str. 12 Newtonův ochlazovací zákon $ % & ' ∞! ' 2 " str.13
Stefan - Boltzmann zákon Pr ,- . str. 15
Poyntingův vektor: 1 20 3 4 K MLN str. 21 Síla záření dopadající naplochu: 2 6 str. 22
Radiační tlak + 26 str. 22
Prodyšnost textilií : $; < 167 ! / =" str. 39 Hodnotící číslo 3O !% / P" ' 3 3 ' 1 str. 43
POUŽITÉ ZDROJE
[1] HALLIDAY, David, RESNICK, Robert, a WALKER, Jearl. Fyzika: vysokoškolská učebnice obecné fyziky. 1. české vyd., 2. dotisk. Překlad Jan Obdržálek, Bohumila Lencová, Petr Dub. Brno: Prometheus, 2006, ISBN 80-214-1868-0.,část 2.Mechanika - Termodynamika
[2] KUBÍNEK, Roman, KOLÁŘOVÁ Hana a HOLUBOVÁ, Renáta. Fyzika pro každého, aneb rychlokurz fyziky. Olomouc: Rubico, 2009, ISBN 978-80-7346-095-2.
[3] HALLIDAY, David, RESNICK,Robert a WALKER, Jearl. Fyzika: vysokoškolská učebnice obecné fyziky. 1. české vyd., 2. dotisk. Překlad Jan Obdržálek, Bohumila Lencová, Petr Dub. Brno: Prometheus, 2006, ISBN 80-214-1868-0.,část 4 Elektromagnaetické vlny – Optika - Relativita
[4] KOPAL, Antonín. Fyzika I: mechanika - kmity, vlny - nauka o teple. Vyd. 1.
Liberec: Technická univerzita v Liberci, 2005, ISBN 80-708-3903-1.
[5] DESCARTES, René. La dioptrique: Dioptrika. Překlad Jiří Fiala. Praha:
OIKOYMENH, 2010, Knihovna novověké tradice a současnosti. ISBN 978-80-7043-962-3.
[6] Nové universum: všeobecná encyklopedie A-Ž. 1. vyd. Praha Knižní klub, 2003, 1303 s. ISBN 80-242-1069-X.
[7] HARDCASTLE, Walter, FUNG, Mike. Textiles in automotive engineering.
Lancaster, Technomic Publ., 2001. ISBN 15-871-6080-3.
[8] SHISHOO,R. Textile advances in the automotive industry. Cambridge, England:
Woodhead Publishing in association with the Textile Institute, 2008. ISBN 14-200-9000-3.
[9] KUNEŠ, Josef, HONNER, Milan, VESELÝ, Zdeněk. Tepelné bariéry. Vyd. 1.
Praha: Academia, 2003, ISBN 978-802-0012-180.
[10] PLESKOTOVÁ, Petra. Svět barev. Praha, Albatros, 1987.
[11] TROJAN, Pavel Klimatizační systémy vozidel Diplomová práce, Univerzita Pardubice, 2012
[12] Schoeller the spinning group. [online]. [cit. 2012-11-24]. Dostupné z:
http://www.schoeller-cool.com/start.php4?m1id=5&m2id=24&PHPSESSID=675e79803aea9f76ee88450101b 4cd4d
[13] Coldblack:Home. [online]. [cit. 2012-11-24]. Dostupné z:
http://www.coldblack.ch/
[14] Empa - Swiss Federal Laboratories for Materials Science and Technology. [online].
[cit. 2012-11-24]. Dostupné z: http://www.empa.ch/plugin/template/empa/3/*/---/l=2/changeLang=true/lartid=/orga=/type=/theme=/bestellbar=/new_abt=/uacc=
[15] KUNEŠ, Josef, VESELÝ, Zdeněk, HONNER, Milan Tepelné bariéry. Praha:
Academia, 2003. ISBN 80-200-1218-4.
[16] ŠESTÁK, Jiří, BUKOVSKÝ, Jaromír, HOUŠKA, Milan. Tepelné pochody - transportní a termodynamická data. Vyd. 4. Praha: ČVUT, 1998 ISBN 80-010-1795-8.
[17] KUNEŠ.Milan, Modelování tepelných procesů. Praha, 1989, ISBN 80-03-00134-X.
[18] Proseat: Home. [online]. [cit. 2012-12-08]. Dostupné z: http://www.proseat.de/
[19] Antex: Home [online]. [cit. 2012-12-08]. Dostupné z: http://www.antex.es/