Paropropustnost perforovaných autoseda ek
Bakalá ská práce
Studijní program: B3107 – Textil
Studijní obor: 3107R007 – Textilní marketing Autor práce: Veronika Bušová
Vedoucí práce: prof. Ing. Luboš Hes, DrSc.
Liberec 2018
Permeability of perforated car seats
Bachelor thesis
Study programme: B3107 – Textil
Study branch: 3107R007 – Textile marketing
Author: Veronika Bušová
Supervisor: prof. Ing. Luboš Hes, DrSc.
Liberec 2018
Prohlášení
Byla jsem seznámena s tím, že na mou bakalá skou práci se pln vzta- huje zákon . 121/2000 Sb., o právu autorském, zejména § 60 – školní dílo.
Beru na v domí, že Technická univerzita v Liberci (TUL) nezasahuje do mých autorských práv užitím mé bakalá ské práce pro vnit ní pot ebu TUL.
Užiji-li bakalá skou práci nebo poskytnu-li licenci k jejímu využití, jsem si v doma povinnosti informovat o této skute nosti TUL; v tomto p í- pad má TUL právo ode mne požadovat úhradu náklad , které vyna- ložila na vytvo ení díla, až do jejich skute né výše.
Bakalá skou práci jsem vypracovala samostatn s použitím uvedené literatury a na základ konzultací s vedoucím mé bakalá ské práce a konzultantem.
Sou asn estn prohlašuji, že tišt ná verze práce se shoduje s elek- tronickou verzí, vloženou do IS STAG.
Datum:
Podpis:
5
Pod kování
V prvé ad bych ráda pod kovala prof. Ing. Luboši Hesovi z Katedry hodnocení textilií Fakulty textilní za vedení mé bakalá ské práce, za jeho znalosti, odborné rady, čas a p edevším trp livost. Dále také pat í mé díky doc. Ing. Vladimíru Bajzíkovi, Ph.D., z Katedry hodnocení textilií Fakulty textilní, který mi též v noval spoustu svého času, d ležité rady a znalosti.
Další pod kování bych cht la v novat mému p íteli Ing. Martinu Baborákovi za pomoc p i studiu, za jeho znalosti a trp livost, a také Bc. Janu Baborákovi za poskytnutí všech vzork . Nakonec bych ješt ráda pod kovala mé rodin , která p i m vždy stála a p ítelov rodin za obrovskou podporu p i studiu a trp livost.
6 ANOTACE
Téma bakalá ské práce je testování automobilových polyuretanových sedaček a potahu, které mají velice d ležitý vliv na pocit komfortu p i jízd . Obsahuje základní v domosti týkající se komfortu textilií, termoregulace, polyuretanových p n a potahu. Praktická část zahrnuje výsledky m ení paropropustnosti a prodyšnosti rozdílných vzork polyuretanových p n a jejich následné porovnávání. Dále se zam uje na zjiš ování tepelné jímavosti potahu p i r zných stupních zavlhčení. Hlavním cílem práce je optimalizace struktury polyuretanových p n pro zlepšení jejich paropropustnosti a prodyšnosti.
KLÍČOVÁ SLOVA:
Komfort textilií, polyuretanová p na, paroproputnost, výparný odpor, prodyšnost, tepelná jímavost
ANNOTATION
The topic of this bachelor’s thesis is testing of polyurethane car seats and seat cover, which have a very big influence on travel comfort. It contains basic knowledge regarding textile comfort, thermal regulation, polyurethane foams and seat cover. The practical part involves measurement results of steam permeability and penetrability of different polyurethane foams samples and their subsequent comparison. It’s another purpose is to analyse the heat feel of seat cover on various moistening grades. The main goal of the thesis is to optimize the structure of polyurethane foams for improving their steam permeability and penetrability.
KEY WORDS
Textile comfort, polyurethane foam, steam permeability, evaporation resistance, penetrability, heat feel
7
Obsah
Obsah ... 7
Seznam zkratek ... 9
S ... 12
Seznam tabulek ... 14
Úvod ... 15
1. Komfort... 16
1.1 Psychologický komfort a jeho d lení ... 17
1.2. Senzorický komfort ... 17
P Alambeta ... 17
1.3. Patofyziologický komfort ... 19
1.4. Termofyziologický komfort ... 19
2. Termoregulace... 20
2.1. P enos tepla mezi člov kem a okolím ... 20
2.2. Kondukce... 20
2.3. Konvekce ... 21
2.4. Radiace ... 21
2.5. Odvod kapalné vlhkosti z t la ... 22
2.5.1. Difúze ... 23
2.5.2. Kapilární odvod ... 23
2.5.3. Sorpce ... 24
3. Hodnocení termofyziologického komfortu textilií ... 25
3.1. P ístroj Permetest ... 26
T ... 28
P ... 30
5.1. Vrchní vrstva ... 30
S ... 30
5.3. Spodní vrstva ... 31
Č ... 31
PUR ... 32
M PUR ... 32
S PUR ... 33
8
F PUR ... 33
P ... 35
P ... 35
P : ... 37
Geometrická porózita celistvého vzorku ... 37
Geometrická porózita vzorku se strukturou ... 38
V potahem ... 39
Geometrická porózita potahu ... 41
P ... 43
H ... 45
V ... 46
9. Relativní propustnost vodních par a výparný odpor ... 48
R PUR nalepením fólie ... 55
9.1.1. Relativní paropropustnost v PUR fólií ... 55
P ... 59
) ... 64
S ... 65
Se ... 66
9
Seznam zkratek
Zkratka / Symbol Název Rozm ry veličin
PUR polyuretan
TUL Technická universita v Liberci
MDI methyldiisokyanát
h tlouš ka materiálu [mm]
tepelná vodivost [W*m-1K-1]
R tepelný odpor [W-1K*m2]
q tepelný tok [W/m2]
b tepelná jímavost [Ws1/2/m2K-1]
hustota [kg/m3]
c specifické teplo
PES polyester
Re Reynoldsovo číslo
d rozm r objektu [m]
v dynamická viskozita kapaliny [m2/s]
součinitel p estupu tepla [W/m2/K]
t hnací síla = rozdíl tepla [°C]
E hustota zá ivého toku
E hustota odraženého zá ivého toku E hustota absorbovaného zá ivého toku E hustota toku prošlého objektem
∆P kapilární tlak
10
R polom r velkých pór
r polom r malých pór
povrchové nap tí vody
kontaktní úhel
p relativní propustnost vodních par [%]
qo hustota tepelného toku bez zakrytí m ící hlavice [W/m2] qv hustota tepelného toku se zakrytím m ící hlavice [W/m2]
Ret výparný odpor [Pa*m2*W-1]
Pm parciální nasycený tlak páry na m ící hlavici [Pa]
Pa parciální tlak páry vzduchu ve zkušební místnosti [Pa]
TDI toulenediisocyanate
VP vzorek potahu
PS PUR p na se strukturou
PC PUR p na celistvá
PPS potah a PUR p na se strukturou
PPC potah a PUR p na celistvá
PPSF potah, PUR p na se strukturou a fólie PPCF potah, PUR p na celistvá a fólie
PPSD potah a PUR p na se strukturou a s deskou PPCD potah a PUR p na celistvá s deskou PRS PUR p na s reálnou strukturou
V objem [m3]
Vcelistvá objem celistvé PUR p ny [m3]
11
m100%PUR hmotnost 100% PUR p ny [kg]
P porózita [%]
Z zapln ní
V1 ádku objem jednoho ádku ve struktu e [m3]
Vstruktury objem struktury [m3]
VBS objem PUR p ny bez struktury [m3]
S plocha [m2]
SC plocha celistvé PUR p ny [m2]
SPS plocha pr chozí struktury [m2]
Sstr plocha struktury [m2]
Sstyčná styčná plocha [m2]
RH relativní vlhkost vzorku [%]
mmokrá hmotnost mokrého vzorku [g]
mus hmotnost ultra suchého vzorku [g]
CV variační součinitel [%]
12
Seznam obrázk
Obrázek č. 1: P ístroj Alambeta Obrázek č. 2: P ístroj Permetest
Obrázek č. 3: Pr ez automobilovou sedačkou
Obrázek č. 4: Automobilová sedačka firmy Proseat s.r.o.
Obrázek č. 5: Závislost nap tí na deformaci PUR vzorku - rozd lení na 3 oblasti Obrázek č. 6: Vzorek celistvé PUR p ny (bez struktury)
Obrázek č. 7: Vzorek PUR p ny se strukturou Obrázek č. 8: ádek v PUR p n se strukturou
Obrázek č. 9: Vzorek potahu automobilových sedaček Obrázek č. 10: Vzorek z reálné automobilové sedačky Obrázek č. 11: Sušící komora
Obrázek č. 12: Analytické váhy Obrázek č. 13: Alambeta Obrázek č. 14: Permetest
Obrázek č. 15: P ístroj na m ení prodyšnost
Obrázek č. 16: Hmotnosti potah p i normální vlhkosti a po sušení komorou Obrázek č. 17: Graf závislosti tepelné jímavosti na relativní vlhkosti
Obrázek č. 18: Relativní paropropustnost vodních par a výparného odporu na samostatném suchém potahu
Obrázek č. 1ř: Porovnání výparného odporu suché p ny celistvé a p ny se strukturou póry nahoru
Obrázek č. 20: Porovnání výparného odporu suché p ny celistvé a p ny se strukturou póry dol
13 Obrázek č. 21: M ení samostatné p ny na Permetestu
Obrázek č. 22: Výparný odpor a relativní paropropustnost p n v kombinaci s potahem Obrázek č. 23: Relativní paropropustnost samostatného potahu p i r zné relativní vlhkosti Obrázek č. 24: Relativní paropropustnost p ny celistvé a se strukturou v kombinaci s mokrým potahem a p i jeho postupném sušení
Obrázek č. 25: Tepelná jímavost mokrého potahu a p i postupném sušení
Obrázek č. 26: Relativní paropropustnost samostatného potahu s r znou relativní vlhkostí Obrázek č. 27: Relativní paropropustnost potahu a p n s fólií
Obrázek č. 28: Graf prodyšnosti mokrého potahu a p i následném sušení Obrázek č. 2ř: Prodyšnost PUR p ny s plastovou deskou
Obrázek č. 30: Porovnání pr toku vzduchu skrze p ny a do stran Obrázek č. 31: Vzorek PUR p ny z reálné automobilové sedačky
Obrázek č. 32: Pr tok vzduchu reálné struktury (PRS) a zkoušeného vzorku (PPSD) simulující propojení struktury
14
Seznam tabulek
Tabulka č. 1: Hmotnosti, výsledky RH a tepelná jímavost potah
Tabulka č. 2: Pr m ry výparného odporu Ret a variační koeficient CV u m ení póry nahoru Tabulka č. 3: Pr m ry výparného odporu Ret a variační koeficient CV u m ení póry dol Tabulka č. 4: Hmotnost vzork PUR p n
Tabulka č. 5: M ení prodyšnosti s r znou orientací p nových vrstev
15
Úvod
Tato bakalá ská práce se zabývá testováním polyuretanové p ny (dále jen PUR) používané v automobilovém pr myslu. Práce je rozd lena na část teoretickou a praktickou. Teoretická část se zabývá komfortem textilií, termoregulací, dále potahy a rozd lením a vlastnostmi PUR p n. Praktická část se soust edí na m ení vzork PUR p ny a potahu automobilových sedaček.
P i jízd automobilem má automobilová sedačka d ležitý vliv na pocit komfortu. Proto je jedním z cíl práce zjišt ní paropropustnosti a prodyšnosti perforovaných a neperforovaných PUR p n a vybraných vlastností potahu z hlediska komfortu. Vzorky potahu jsou testovány více zp soby, a to za sucha, za mokra a p i potupném vysoušení. Hlavním cílem je pak optimalizace struktury perforovaných PUR p n pro zlepšení její prodyšnosti a paropropustnosti.
K testování a m ení byly použity p ístroje Permetest, Alambeta a p ístroj na m ení prodyšnosti dostupné na Kated e hodnocení jakosti Fakulty textilní, Technické university v Liberci (dále jen TUL). Veškeré testované vzorky PUR p ny jsou z materiálu methyldiisokyanát (dále jen MDI) a poskytla je firma Proseat Mladá Boleslav.
16
1. Komfort
Komfortem se rozumí, když je stav organismu člov ka v optimu, tzn. pocit pohody a pohodlí, ve kterém je možno setrvávat delší dobu a pracovat v n m. Lze ho definovat jako nep ítomnost nep íjemných či bolestivých vjem . Člov k vnímá komfort všemi svými smysly krom jednoho a tím je chu . Podle d ležitosti je na prvním míst hmat, na druhém zrak, dále sluch a jako poslední čich. Komfort se d lí na komfort psychologický, senzorický, termofyziologický a patofyziologický. [1]
Jak bylo výše zmín no, hmat slouží jako jeden z nejd ležit jších nástroj hodnocení kvality a komfortu. Hmat je možné zahrnout mezi subjektivní pocity vyvolané m itelnou charakteristikou textilie. Subjektivn hodnocený hmat je spojený zejména s povrchovou, mechanickou a tepelnou vlastností. [2]
Opakem komfortu je diskomfort, kdy lidské vjemy zaznamenávají pocity tepla či chladu, a už je to p i nadm rném pracovním zatížení, nebo p sobení vlhkého klimatu.
Lidská populace se d lí na určité skupiny, p ičemž má každá odlišný nárok na komfort. T eba je vyzdvihnout velmi malé d ti, nemocné lidi a lidi staršího v ku. Dále je t eba zmínit zvláštní skupinu lidské populace nosící ochranné od vy chránící p ed pracovním nebezpečím či ohrožením ostatní populace, týká se to zejména záchraná , léka , hasič apod. [1]
17 1.1 Psychologický komfort a jeho d lení
Klimatická hlediska - oblečení, které by m lo spl ovat tepeln -klimatické podmínky Ekonomická hlediska – týká se p edevším kvality technologie, prost edk výroby apod.
Historická hlediska – lidé dávají p ednost výrobk m z p írodních materiál , s p írodní v ní
Kulturní hlediska – sem se adí tradice, zvyky, ob ady, náboženství Sociální hlediska – sociální t ída, v k, postavení
Skupinová a individuální hlediska – trendy, osobní preference, módní vlivy, styl atd.[1]
1.2. Senzorický komfort
Senzorickým komfortem se rozumí kontakt pokožky člov ka a textilie, která se jí dotýká.
Pocity mohou být p íjemné, nebo nep íjemné. P íjemné pocity jsou nap íklad pocit splývavosti, m kkosti a nep íjemné pocity jsou pocity škrábání, drážd ní, sv d ní a podobn . Senzorický komfort se rozd luje na omak a na komfort nošení. Omak je veličina založená na vjemu a to prost ednictvím prst . Lze jej vyjad ovat hladkostí, objemností, tuhostí a tepeln - kontaktním vjemem. Do komfortu nošení lze adit n které mechanické vlastnosti ovliv ující síly a tlaky v textilii, strukturu povrchu textilie a schopnost textilie p epravovat a absorbovat kapalnou či plynnou vlhkost.[1]
Přístroj Alambeta
P ítroj Alambeta byl vyvinutý prof. Hesem a Doležalem pro m ení nejen tepeln – izolačních vlastností, jako je tepelná vodivost a tepelný odpor, ale také pro m ení vlastností dynamických, jako jsou tepelná jímavost či tepelný tok. Jedná se o p ístroj ízený počítačem, který je schopen s m ením vyhodnocovat i hodnoty nam ených dat. P ístroj obsahuje program, pomocí n hož se zabrání nesprávným operacím p ístroje. M ení tepelného odporu R, tepelné vodivosti , tlouš ky vzorku, tepelného toku qmax a zpracování výsledk trvá 3-5 minut. Tepelná jímavost b [Ws1/2/m2K-1] je objektivním parametrem tepelného omaku, vybraným na základ analýzy. [1]
18 M ící parametry na Alambet :
Tlouš ka materiálu h [mm]
Tepelná vodivost [W*m-1K-1]: vodivost klesá s rostoucí teplotou
Plošný odpor tepla r [W-1K*m2] = h/ : čím je tepelná vodivost nižší, tím je tepelný odpor vyšší
Tepelný tok q [W/m2]
Tepelná jímavost b [Ws1/2/m2K-1]: čím v tší je hodnota „b“ tepelná jímavost, tím hmatem poci ujeme materiál jako chladn jší [1]
Obr. č. 1 P ístroj Alambeta
Tepelná jímavost tedy p edstavuje tepelný omak a množství tepla, které prostoupí p i diferenci teplot 1 K za jednotku doby jednotkou plochy v konsekvenci hromad ní tepla v jednotkovém rozsahu. Platí:
b =
Kde [W*m-1K-1] je tepelná vodivost, která klesá s rostoucí teplotou, [kg/m3] je hustota a c je specifické teplo. [1]
19 1.3. Patofyziologický komfort
Pocit komfortu je ovlivn n p sobením chemických substancí v materiálu a mikroorganism na lidské pokožce. Záleží na odolnosti lidské pokožky, p sobení od vu pak m že zp sobit kožní onemocn ní dermatózu. Toto onemocn ní je zp sobeno drážd ním, které m že být vyvoláno nap íklad textilií obsahující hrubší p íze s polyesterovými vlákny (dále jen PES). Je to však jen mechanické podrážd ní a tudíž chemické složení PES není p íčinou. Dále m že být dermatóza zp sobena alergií, která vzniká p ímým kontaktem s alergenem, je to však individuální jev. Jako alergeny mohou p sobit prací prost edky, barviva a podobn . [1]
1.4. Termofyziologický komfort
Termofyziologický komfort je vlastn komfort t la a jeho tepelná rovnováha. Je to stav normálního prokrvení a tím nemusí docházet k termoregulaci. Nastává pocit pohody, kdy se člov k nepotí, či nemá pocit chladu. Tento pocit nastává p i optimálních podmínkách jako teplota pokožky 33 – 35 °C, relativní vlhkost vzduchu 50% ± 10%, rychlost proud ní vzduchu 25±10 cm/s, obsah CO2 0,07% a nep ítomnost vody na pokožce. [1]
20
2. Termoregulace
Organismus je schopen udržovat konstantní t lesnou teplotu i p es to, že ztráty a p íjem tepla stále kolísají, tento proces se nazývá termoregulace. Pr m rná teplota lidského t la je 36 - 37°C. Termoregulace se d lí na dva druhy, tvorbu tepla (chemická termoregulace), kde se nejvíce tepla vytvá í p i fyzické námaze organismu a výdej tepla (fyzikální termoregulace).
[1]
P í vysoké teplot prost edí dochází k vyšší tepové frekvenci a pr toku krve zv tšeným pr ezem cév, tzv. vasodilatací. Tím roste teplota pokožky i p enos tepla do okolního prost edí. Tento p enos je nazýván konvekce (p estup tepla proud ním). Opakem vasodilatace je vasokonstrikce, kdy klesá teplota pokožky a tím i tepelné ztráty do prost edí. V kritické situaci dochází ke spo ení tepelné energie, k zajišt ní stálé teploty mozku a orgán , d ležitých pro p ežití jedince. [1]
2.1. P enos tepla mezi člov kem a okolím
Mezi okolím a živými organismy dochází k p enosu tepla t emi zp soby, a to kondukcí (vedením), konvekcí (proud ním) a radiací (zá ením). Tyto t i zp soby se týkají p estupu tepla. Dále je také odvod plynné a kapalné vlhkosti z t la, a to evaporací (odpa ování potu) a respirací (dýcháním). [1]
2.2. Kondukce
Kondukcí (p enosem tepla vedením) člov k ztrácí teplo až o 5%, je-li pokožka vystavena chladn jšímu prost edí. P enos tepla nastává p i sezení, nebo p i spánku ze zadní části t la, anebo chodidly. Jde o p enos tepla ve vrstvách do 5 mm.
Pro hodnocení tepelného komfortu je velice d ležitý vztah pro tepelný odpor R [m2 * K/W], pro plošné textilie a tenké vzduchové vrstvy mající tlouš ku h [m]. [1]
R = h/
Ve vzorci lze vid t, že tepelný odpor R [m2 * K/W] se rovná tlouš ce materiálu h [m] / tepelná vodivost [W/K * m].
21 2.3. Konvekce
Teplo je p epravováno částicemi kapalin rychlostí v [m/s]. Vytvá í se mezní vrstva (tepelná) a to mezi objektem a prost edím. V mezní vrstv o tlouš ce probíhá teplotní spád, p i laminárním proud ní kapaliny je vyšší mezní vrstvy a klesá u prod ní turbulentního.
Turbulentní proud ní znamená, že trajektorie částic nemají p vodní sm r, ale mísí se.
K turbulentnímu proud ní dochází, když je Reynoldsovo číslo (Re) vyšší jak 2300. Re je definováno vztahem Re = vd/v, kde d je rozm r objektu [m] a v je dynamická viskozita kapaliny [m2/s]. Turbulentní proud ní má intenzivn jší p enos tepla oproti laminárnímu proud ní. Proud ní pak lze ješt rozd lit na proud ní nucené a p irozené. Jakýkoli druhem proud ní je p enášen tepelný tok q, který vyjad uje Newton v zákon:
q = * t [1]
kde q je tepelný tok, je součinitel p estupu tepla a t je hnací síla = rozdíl tepla. [1]
2.4. Radiace
Radiace neboli p enos zá ením, je elektromagnetické vln ní, které se ší í prostorem rychlostí c = 300 000 000 m/s. Zá ení se d lí dle vlnových délek:
zá ení gama rentgenové (RTG)
extrémní ultrafialové (EUV) ultrafialové optické
infračervené zá ení submilimetrové zá ení mikrovlnné zá ení radiové zá ení
22
P i dopadu paprsk na povrch se m že zá ení odrazit, m že dojít k pr chodu objektem, či k jeho pohlcení. Energetická bilance se dá vyjád it rovnicí E = E + E + E kde:
E = hustota zá ivého toku
E = hustota odraženého zá ivého toku E = hustota absorbovaného zá ivého toku E = hustota toku prošlého objektem
Do rovnice se dále zavedou reflektance , absorbance a transmitace . Z toho dostaneme rovnici 1. Kirchhoffova zákona: + + = 1.
Reflektance – je to pom r, který udává kvantum sv tla, který se odrazí od objektu k celkovému kvantu sv tla, které dopadá na objekt.
Absorbance – je to pom r, který udává kvantum sv tla vst ebaného v objektu k celkovému kvantu sv tla, které dopadá na objekt.
Transmitance – je to pom r, který udává kvantum sv tla procházejícího objektem, k celkovému kvantu sv tla, které dopadá na objekt.
Jejich hodnoty závisí na kvalit povrchu objektu a také na jeho stavu a druhu. [1]
2.5. Odvod kapalné vlhkosti z t la
Lidé díky termoregulační činnosti produkují vodu a to v podob potu. P i odpa ování potu dochází k ochlazovacímu efektu. Odvod vlhkosti se u oblečeného člov ka ídí t emi zp soby:
difúzí kapilárn sorpčn
Odvod holé lidské k že je tak jednodušší než u člov ka oblečeného. [1]
23 2.5.1. Difúze
Prostup vlhkosti z lidské pokožky difúzí probíhá prost ednictvím pór . Póry se svou velikostí a klikatostí zúčast ují kapilárního odvodu.
Vlhkost proniká textilií ve sm ru nižšího částečného tlaku vodní páry. Difúzní odpor individuálních textilních vrstev r zných druh a kvalit se poté sčítá, p ičemž významnou rolí je i odpor vzduchových mezivrstev.
V porézních textiliích je pára p enášena vedením otvory (kanály), které se vyskytují v jednotlivých částech od vu.
Otev ené materiály díky své v tší porosit , jako jsou nap íklad pleteniny, mají vyšší propustnost vodní páry než tkaniny. [1]
2.5.2. Kapilární odvod
Kapilární odvod potu se zakládá v tom, že pot v kapalném skupenství ulpívající na lidské pokožce je ve styku s první od vní vrstvou a kapilárními cestami prosakuje všemi sm ry do její plochy. Jde o efekt takzvaný knotový. [1]
Kapilární tlak ∆ P, zp sobující tok kapalné vlhkosti obecn od velkých pór o efektivním polom ru R k malým pór m odpovídajícího polom ru r, je úm rný povrchovému nap tí vody a funkci cos kontaktního úhlu (charakterizující smáčecí schopnosti této textilie) podle rovnice
∆P= 2 [(pr . cos r / r) – pR . cos R / R)]
Zde termín p p edstavuje zv tšení vnit ního povrchu kapilárních kanál . [1]
Jestliže došlo k n jaké povrchové úprav vláken, která zvyšuje jejich drsnost, jako nap íklad laserová úprava, pak se zvýší kapilární tlak a díky tomu vykazují látky takto upravené vyšší knotové vlastnosti. Struktura p íze, pro intenzivn jší odvod vlhkosti, musí mít co nejmenší místo mezi speciáln formovanými vlákny a musí být kompaktní. Zárove však musí být mezi kapalinou a vláknem dostatečn malá adheze. Ukázkou vláken, kde síly adhezní p evyšují síly kapilární, jsou vlákna viskózová nebo bavln ná. [1]
24 2.5.3. Sorpce
P i sorpčním procesu nejd íve dojde k vniku vlhkosti, či potu v kapalném skupenství do neurovnaných mezimolekulárních oblastí uvnit struktury vlákna a dále k jejímu navázání na hydrofilní skupiny v molekulové struktu e. Proces je podmín n aplikací textilie, která alespo z části obsahuje sorpční vlákna.
Transportu vlhkosti se všechny t i zp soby zúčast ují současn . Nejrychlejším transportem je kapilární odvod a difúze a poté zp sob sorpční, který je nejpomalejší. [1]
25
3. Hodnocení termofyziologického komfortu textilií
Termofyziologický komfort, který poskytuje od v, se dá hodnotit pomocí p ístroj charakterizujících daný fyzikální d j, ale bez vztahu, který platí v systému pokožka – od v – prost edí, anebo m it p enos vlhkosti a tepla za p edpoklad blízkých fyziologickému systému lidského t la. V posledních letech p evažuje postup druhý, nebo umož uje klasifikovat termofyziologický komfort spolehliv ji, než metody skupiny první. [1]
Metoda první skupiny je založená na využití tzv. skin modelu „model lidské pokožky“.
Termofyziologický komfort textilií pak lze charakterizovat na základ dvou parametr a to:
výparného a tepelného odporu. Výparný odpor hraje velice d ležitou roli p i odpa ování potu z pokožky a tím dochází k ochlazování t la. [1]
Úrove ochlazování závisí p edevším na rozdílu parciálních tlak vodních par na povrchu pokožky a ve vn jším prost edí, a dále pak na propustnosti od vní soustavy pro vodní páry.[1]
Výparný odpor charakterizuje tepelné p sobení vnímané pokožkou, vznikající v d sledku odpa ování potu. Je nutné rozlišovat výparný odpor celkový (od vu) a výparný odpor vrstvy p ilehlého vzduchu (tzv. mezní vrstvy). [1]
Klasickými metodami pro m ení propustnosti vodních par:
Gravimetrická metoda Metoda DREO
Stanovení termofyziologického komfortu za pomocí Skin modelu Pomocí p ístroje Permetest [1]
26 3.1. P ístroj Permetest
Permetest, viz obrázek č. 2, je p ístroj malých rozm r sloužící k m ení p ímého toku q, který prochází povrchem modelu lidské k že. Povrch tohoto modelu je porézní a zárove je zavlhčován, čímž probíhá simulace ochlazování pokožky pocením. M ený vzorek je na tento povrch položen p es separační folii a vn jší část m eného vzorku je ofukována. [1]
Obr. č. 2 P ístroj Permetest
M ící hlavice, p i m ení paropropustnosti a výparného odporu, je udržována na teplot okolní atmosféry, která je obvykle 20 – 23°C, a která je do za ízení nasávána. Tím jsou zaručeny izotermické podmínky. Vlhkost se poté v porézní vrstv m ní v páru, která prochází vzorkem skrze separační folii. Výparný tepelný tok je m en zvláštním snímačem a jeho hodnota je nep ímo úm rná výparnému odporu textilie, nebo p ímo úm rná její paropropustnosti. Nejd íve se tepelný tok m í bez vzorku a poté se vzorkem. P ístroj pak registruje tepelné toky q0 a qv.
V p ípad m ení tepelného odporu vzorku se m ící hlavice (suchá) udržuje o teplot o 10 – 20°C více, než je teplota vzduchu okolí. Tepelný tok je ze vzorku do okolního prost edí odvád n konvekcí a je znovu registrován. Výhodou je nedlouhá doba m ení a možnost m ení v normálních klimatických podmínkách. [1]
Na p ístroji lze m it relativní propustnost vodních par p [%], což je velice praktický parametr. Zde tepelný tok qo p edstavuje 100% propustnost, který je vyvozený odparem z vodní hladiny a je stejného pr m ru jako m ený vzorek. M eným vzorkem se zakryje tato hladina a tepelný tok klesne na hodnotu qv. Platí, že:
p = 100 * (qv/qo) [%] [1]
27 Dále stanovení výparného odporu:
Ret = (Pm–Pa) * (qv-1–qo-1) [Pa*m2*W-1]
Kde Ret je výparný odpor [Pa*m2*W-1], Pm [Pa] je parciální nasycený tlak páry na m ící hlavici, Pa [Pa] parciální tlak páry, která je ve zkušební místnosti ve vzduchu, p i teplot atmosféra ve zkušební místnosti, qv [W/m2] je hustota (tepelného toku), procházející hlavicí, která je m eným vzorkem zakrytá a qo [W/m2] je hustota (tepelného toku), procházející hlavicí, která zakrytá m eným vzorkem není. [1]
28
4. Teorie autosedaček
Na automobilovou sedačku jsou kladeny nároky a to jak z hlediska aktivní bezpečnosti, tak i z hlediska pasivní. Aktivní bezpečností se rozumí, že sedadlo musí p i nárazu s bezpečnostními pásy maximáln ochránit posádku vozidla. Pasivní bezpečností se rozumí odvád ní vlhkosti a tepla pro p íjemný pocit a tím, aby se posádka cítila co nejkomfortn ji.
V dnešní dob výrobci vybavují sedačky mnoha vymoženostmi, aby se pasažér cítil opravdu co nejkomfortn ji. Pat í sem nap . vyh ívání či naopak klimatizování sedaček. Musí se brát v potaz, že mnoho lidí tráví v automobilu či jiném vozidle v tšinu dne a lze p edpokládat, že zrovna tito lidé budou vyhledávat komfortní cestování. Kontakt s automobilovou sedačkou by tedy nem l být pro pasažéry diskomfortní. [3]
Automobilové sedačky jsou b žn tvo eny ze t ech až čty ech částí a t mi jsou, viz obr. ESX kovová konstrukce sedačky, výpl sedačky, kterou tvo í PUR p na, potah sedačky a m že být hlavová op ra. [3]
Obr. č. 3 Pr ez automobilovou sedačkou [3]
V dnešní dob se kladou vysoké nároky na rostoucí komfort a také na funkce sedaček.
Vysokou snahou výrobc je snížení hmotnosti a to nap íklad nahrazením materiál n kterých pevných částí a to hliníkem či ho číkem. Cílem je zvýšení komfortu a menší spot eba paliva.
[3]
Kovový rám autosedačky je tvo en ocelovou konstrukcí a je složen ze dvou částí. První část tvo í sedák uchycený ke karoserii automobilu za pomoci posuvného za ízení, aby se mohlo
29
sedadlo pohybovat vzad a vp ed. Druhá část je op ra a na ní držáky pro hlavovou op rku.
Dále jsou na kovovou konstrukci p ipevn né elektroinstalace, nakláp ní op radla a plastové díly. [3]
Na obrázku č. 4, viz níže, lze vid t jednu z mnoha automobilových sedaček firmy Proseat s.r.o.
Obr. č. 4 Automobilová sedačka firmy Proseat s.r.o. [4]
30
5. Potah automobilových sedaček
Automobilové potahy sedaček jsou tvo eny jednotlivými vrstvami, které se p sobením vysoké teploty a tlaku společn laminují. První vrstvu tvo í pletenina, tkanina či use , druhou vrstvu tvo í polyuretanová p na a poslední vrstvou je podšívka.
Potah automobilové sedačky je tvo en z n kolika součástí, které se následn sešijí speciálními nit mi. Speciální nit musí samoz ejm spl ovat pevnostní standardy, zajistit stálobarevnost a odolávat UV zá ení. Ovšem musí také, p i aktivování bočního airbagu, v požadované mí e prob hnout jejich porušení tak, aby airbag nezp sobil posádce zran ní a naopak jej ochránil.
[3]
U šití potahu je šicí rychlost až 2Ř00 steh za minutu, je tak kladena velká náročnost, z d vodu vyšší teploty, na šicí materiál. Ten je opat en povrchovou modifikací pro pokles t ení. Pro švy je používán vícenásobn skaný polyester, z d vodu neustálého namáhání tlakem a pohybem pro schopnosti odolnosti proti od ru a prodloužení. [3]
5.1. Vrchní vrstva
Potahy mohou mít vrchní vrstvu tvo enou z tkaniny, což je plošná textilie vznikající provázáním dvou na sebe kolmých soustav nití. Jde o soustavy nití osnovních (podélných) a útkových (p íčných). Místo, ve kterém se útková a osnovní nit k íží, se označuje jako vazný bod. Pro potahy se používá vazeb plátnových, keprových a n kdy i žakárových. Žakárovou vazbou lze vytvo it barevné vzory. Oproti pletenin je nevýhodou tkaniny její nízká pružnost.
Další vrchní vrstvou m že být pletenina, což je také plošná textilie, kterou lze vytvo it z jedné soustavy nití. Pletenina vzniká proplétáním oček v horizontálním či vertikálním sm ru.
Jako další vrchní materiál potahu lze použít use . Use m že být p írodní, získávaná z k že obratlovc . Dále m že být use um lá. Hmotnost oproti usni p írodní je o 30% - 50% menší.
[3]
5.2. Střední vrstva
St ední vrstvu tvo í PUR p na, mající tlouš ku 2,5 – 8 mm. Z hlediska recyklovatelnosti jsou tyto PUR p ny nahrazovány nap íklad netkanými 3D textiliemi. Jednou takovou netkanou textilií je nap . spacer, který je známý vertikálním sm rem vláken, což vede ke zlepšení mechanických vlastností. [3]
31
5.3. Spodní vrstva
Spodní vrstvou u potahu je podšívková osnovní pletenina. [3]
5.4 Části potahů
Autopotahy jsou složené z hodn nást ih a st ih . Základní d lení nást ih autopotah je do dvou částí, st ední část, tak zvaná Insert a universální část tak zvaná UNI.
St ední část je plocha dotyková, jelikož je v p ímém kontaktu s uživatelem. Tento nást ih je vyroben z nákladn jších a barevn jších textilií. Použité vazby mohou být základní, kombinované, odvozené z d vodu více barevnosti a možnosti více vzor .
Universální část tvo í plocha popisovaná jako nekontaktní. Tkaniny, použité na universální část, bývají bez vzoru, hladké a jednobarevné. Tkaná je v tšinou v keprové vazb . [5]
32
6. PUR p ny
PUR p ny jsou nejpoužívan jším materiálem v automobilovém pr myslu k výrob sedák , op r, loketních a hlavových op r, apod. K produkci, která je relativn rychlá a také p esná, slouží zkonstruované formy, díky kterým lze dosáhnout r zných tvar a to v pom rn krátkém čase. [6]
PUR p na firmy Proseat s.r.o. je termosetický, elastický plast vzniklý chemickou reakcí polyolové sm si a vyp ovadla (isokyanátu). Firma ve výrobních závodech využívá dva druhy izokyanát , a to methyldiisocyanate (MDI) a toulenediisocyanate (TDI) a výb r izokyanátu záleží na očekávání a požadavcích zákazník . Pro polyoly se využívají dv odlišné molekulové hmotnosti, které se liší funkčností produktu. P i výrob PUR p n vzniká jako jediná vedlejší látka oxid uhličitý, který je zde pot ebný z hlediska struktury PUR p ny a vyskytuje se v ní formou pór . Díky tomu nabývá PUR p na skv lých vlastností v oblasti pružení a tlumení. Tuhé odpady pak tvo í zmetky, od ezky či p etoky z forem. [6]
PUR p ny se odlišují fyzikálními vlastnostmi, jako je odolnost proti stlačení, tvrdost, elasticita či tlumící a pružící hodnoty. Ke spojení komponent dochází ve vst ikovací hlavici a následn je sm s napušt na do formy. Vzhledem k tomu, že po promíchání látek p ichází chemická reakce, musí být proces co nejrychlejší. U výrobku lze kombinovat rozdílné vlastnosti a tak si zákazník m že zvolit, že nap íklad st ed bude mít odlišnou tvrdost, než okraje. Tyto kombinace jsou b žné a žádané nap . u výroby sedák .[6]
Mechanické vlastnosti PUR pěn
Mechanické vlastnosti PUR mohou zásadn ovlivnit komfort p i sezení a to jak v dynamickém tak i statickém stavu. Mechanické vlastnosti jsou závislé na pom ru jednotlivých složek. Podle složení sm si lze tedy produkovat PUR p ny MDI a TDI. Tyto varianty je možné vyrobit v provedení s uzav enými či otev enými póry. Pro otev ené póry je typické, že se povrchová struktura odlišuje od struktury vnit ní. Povrch tvo í mén prodyšná vrstva, která zčásti zabra uje unikání vzduchu. Vnit ní struktura je tvo ena vzájemn propojenými póry (dutinami), které p i deformaci p ny umož ují volný pohyb vzduchu. [6]
33
Statické vlastnosti PUR pěn
PUR p na je typická vlastnostmi zvanými viskoelastické. Znamená to kombinaci vlastností kapalné a pevné látky. Elastické vlastnosti p evažují p i krátkodobém zat žování. U dlouhodobého zat žování je naopak chování p ny obdobné jako u viskózní kapaliny. U statických vlastností záleží na obou chováních. [6]
P i stlačování p ny je na deformaci a rychlosti deformace závislá silová odezva. P i stlačování nastává deformace pór p ny a p i následujícím odlehčení op t jejich obnovení. Kv li viskóznímu chování p ny dojde u dlouhodobého zat žování ke dv ma významným d j m.
Trvalá deformace má za následek deformaci pór , které neregenerují dostatečn rychle.
Obecn je tento jev nazýván jako relaxace p ny. P i trvalém zatížení konstantním tlakem dojde k zvýšení deformace a tím ke snížení nap tí. Časová deformace se díky konstantnímu nap tí nazývá tečení. Je to stav, kdy je PUR p na stálým nap tím trvale zat žována a tím dochází k rovnom rnému navyšování deformace s časem. [6]
Fyzikální vlastnosti PUR pěn
Na obrázku č. 5 je znázorn n pr b h silové odezvy p i stlačování PUR p ny navyšující se silou. Pr b h silové odezvy je na vzorku PUR p ny 100x100x50mm. K ivka silové odezvy je rozd lena do t í oblastí. I. Oblast je deformace 5-10%, tudíž mírná. Od nulových hodnot je tak ka lineární náb h s vyšší strmostí. V této oblasti lze vid t vyšší místní tuhost a vysokou elasticitu. II. oblast je nazývána oblastí jízdního komfortu. Deformace PUR p ny je zde mezi 10 a 60%. Op tovn je zde tak ka lineární náb h síly, ovšem nejnižší strmost. Pro tuto oblast je typická malá místní tuhost a účinek odpružení s vyšším tlumením. III. oblast je typická deformací PUR p ny p ibližn 60% a více. Vyznačuje se náhlým zvýšením nap tí. Razantn se navyšuje strmost a pr b je nelineární. PUR p na viditeln zhutní a zvýší se místní tuhost.
Zde již PUR p na ztrácí své vlastnosti. PUR p na kv li nar stajícímu silovému účinku velmi tuhne a vlastnostmi se p ibližuje pevné desce.[6]
34
Obr. č. 5 Závislost nap tí na deformaci PUR vzorku - rozd lení na 3 oblasti[6]
Vzhledem k viskoelastickému chování PUR p n, je nezbytné vhodným zp sobem modelovat a charakterizovat toto chování. Reologie je v dní obor, zabývající se studováním deformací hmot a vyhledává vzájemné spojitosti mezi deformací, rychlosti deformace u r zných druh materiál a mezi nap tím. Vznikají tak zvané reologické modely, díky kterým usiluje o co nejlepší vystižení chování rozličných materiálových látek. [6]
0 5 10 15 20 25 30
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9
Nap [kPa]
Deformace [%]
P silové odezvy
35
Praktická část
Průběh měření
Vzhledem ke komplexnosti výzkumu je ve stručnosti uveden plán m ení.
V praktické části je mnoho m ení za r zných podmínek, proto jsou uvedeny jejich zkratky pro lepší orientaci: VP – vzorek potahu, PS – PUR p na se strukturou, PC – PUR p na celistvá, PPS – potah a PUR p na se strukturou, PPC potah a PUR p na celistvá, PPSF – potah, PUR p na se strukturou a fólie, PPCF – potah, PUR p na celistvá a fólie, PPSD – potah s PUR p nou se strukturou a deskou, PPCD – potah s PUR p nou celistvou a deskou, PRS – PUR p na s reálnou strukturou.
Pro m ení byly využity 4 vzorky PUR p n celistvých, 4 vzorky PUR p n se strukturou a 3 vzorky potahu, a to z toho d vodu, že p i m ení ovliv uje hmotnost p ny vlhkost z Permetestu a mokrého potahu Proto každé m ení probíhalo s novým vzorkem PUR p ny, aby byla zaručena hmotnost p i normální vlhkosti.
M ení PUR p n probíhalo za n kolika r zných podmínek. Pro lepší orientaci v m ení PUR p n je popis n kolika podmínek. M ení póry nahoru znamená, že m ení probíhá na povrchu p ny, tedy na lícní stran , jak je v reálném sv t skutečn používána. M ení póry dol je p esn naopak, tedy rubní strana. S touto pozicí se v realit není možné setkat, ale díky ní se simulovala paropropustnost samotné p ny. V praktické části byla využita sušící komora, která sloužila pro zjišt ní ultrasuché hmotnosti potah , v dalších krocích praktické části je po namočení potahu ve vod s kapkou detergentu využito už jen postupné sušení papírovými ubrousky. Sušení se provád lo do doby, než se hmotnost vzorku dostala na jeho p vodní jako p i normální vlhkosti.
V grafech v praktické části je porovnávána hladina významnosti p, která je zaokrouhlována na 3 desetinná místa, oproti koeficientu spolehlivosti , která je pro ř5% interval spolehlivosti 0,05. V p ípad menší hladiny významnosti je m ení statisticky významné a naopak. Dále je v tabulkách uvád n pr m r a variační koeficient. Variačním koeficientem se rozumí pom r sm rodatné odchylky proti aritmetickému pr m ru, tedy jak jsou hodnoty vychýlené od pr m ru.
36
Začátek praktické části je soust ed n na prov ování samostatného potahu. Zjiš ování jeho hmotnosti p i normální vlhkosti, kterou se míní hmotnost za b žných klimatických podmínek v laborato i, a po sušení v komo e, tedy zjišt ní jeho ultrasuché hmotnosti. Dále stanovení jeho relativní vlhkosti. Relativní vlhkostí se míní procentuální vyjád ení nasycení vzorku vodními parami. Relativní vlhkost je vypočítána z ultrasuché hmotnosti získané sušením vzorku v komo e a mokré hmotnosti získané namočením potahu ve vod s kapkou detergentu, následným sušením papírovými ubrousky a okamžitým vážením. Vzoreček výpočtu viz kapitola Ř. Na to navazuje m ení tepelné jímavosti p i určité relativní vlhkosti vzorku za pomocí p ístroje Alambeta, o které se lze více dočíst v kapitole 1.2.1.
Dalším krokem je zjiš ování relativní propustnosti vodních par a výparného odporu samostatného potahu a PUR p n. U m ení PUR p n se nejprve porovnávaly hodnoty p i m ení póry nahoru a póry dol . Dále pak m ení PUR p n v kombinaci s potahem. V p ípad samostatného potahu se poté m ila ješt relativní propustnost vodních par za mokra a p i následném sušení. Další m ení relativní propustnosti vodních par spočívalo v nalepení fólie, která nahrazovala faktickou tlouš ku sedačky, na PUR vzorky. Tyto byly prom ovány v kombinaci s mokrým potahem a p i následném sušení papírovými ubrousky. U každého m ení byl použit nový vzorek PUR p ny (suchý), kv li ovlivn ní vlhkosti z potahu a z Permetestu.
Jako poslední kapitolou je stanovení prodyšnosti, tedy prostupu vzduchu skrze vzorky. Stejn jako v celé praktické části, byly jednotlivé komponenty nejd íve m eny samostatn za r zných podmínek. Tím se míní m ení póry nahoru, dol , mokrého potahu a p i postupném sušení a podobn . Navazovalo zjiš ování prodyšnosti skrze p ny s potahem a pr tok vzduchu do stran. Toto m ení bylo provád no za pomoci plastové destičky, která simulovala neprodyšnost skrze p ny a zárove tak simulovala tlouš ku reálné automobilové sedačky.
V záv ru praktické části byla porovnána prodyšnost vzorku se strukturou reálné sedačky a vzorku simulující propojení kanálk ve struktu e s p íčnými drážkami.
37
Pou ité vzorky
4 vzorky PUR p ny celistvé (bez drážek) mající délku 16 cm, výšku 16 cm a tlouš ku 1ř mm.
Obr. č. 6 Vzorek celistvé PUR p ny (bez struktury)
Geometrická porózita celistvého vzorku
a = 0,16 m, b = 0,16 m, c = 0,019 m, mvzorku = 0,34 kg, = 1300 kg/m3 Nejprve se ze známých hodnot spočítal objem vzorku.
Vcelistvá = a.b.c V = 0,00049 m3
Se zjišt ným objemem se vypočítala hmotnost 100% PUR p ny.
m100%PUR= V.
m100%PUR = 0,637 kg
Porózita dána vztahem 1-Zapln ní. Výpočet zapln ní je uveden níže pod porózitou.
P = 1-Z Z = Z = 0,53 P = 0,47
38 Porózita celistvého vzorku je tedy 47 %.
4 vzorky PUR p ny s drážkami mající délku 16 cm, výšku 16 cm a tlouš ku 1ř mm, p ičemž 16 mm tvo í hloubka struktury.
Obr. č. 7 Vzorek PUR p ny se strukturou Geometrická porózita vzorku se strukturou
Obr. č. Ř ádek v PUR p n se strukturou
U PUR vzorku se strukturou se nejprve vypočítal objem jednoho „ ádku“, p ičemž hodnota c, je hlubka.
a = 0,007 m, b = 0,018 m, c = 0,016 m, mvzorku = 0,21 kg, = 1300 kg/m3 b
a a a
39 V = a.b.c
V1 ádku = 0,000002016 m3
Po získání objemu jednoho ádku se vypočítal objem celé struktury, která je v daném vzorku složená z dalších 64 ádk .
Vstruktury = V1 ádku. 64 ádk Vstruktury = 0,00013 m3
Pro získání objemu p ny bez struktury (VBS) se vzala hodnota objemu celistvého vzorku, od kterého se odečetl objem struktury a tím se získal objem PUR p ny bez struktury.
VBS = Vcelistvá - Vstruktura
VBS = 0,00036 m3
V dalších krocích jsou vzorečky a počty stejné jako u celistvého vzorku.
m100%PUR = VBS. m100%PUR = 0,468 kg
P = 1-Z Z = Z = 0,45 P = 0,55
Porózita PUR vzorku se strukturou je tedy 55 %.
Výpočet styčné plochy struktury s potahem
Nejprve se spočítala styčná plocha celistvého vzorku:
a = 0,16 m, b = 0,16 m S = a.b
SC = 0,0256 m2
Následn pak plocha pr chozí struktury (SPS) jako u počítání objemu:
40 a = 0,007 m, b = 0,018 m
SPS = 0,000126 m2
SPS se op t vynásobila počtem „ ádk “ a tím se vypočítala plocha pr chozí struktury celého vzorku.
Sstr = 0,0081 m2
Po tomto výpočtu se vzala plocha celistvého vzorku, od kterého se odečetla hodnota plochy pr chozí struktury.
Sstyčná = SC - Sstr
Sstyčná = 0,0175 m2
Styčná plocha s potahem je tedy 0,0175 m2.
3 vzorky potahu automobilových sedaček mající délku 14 cm a výšku 14 cm.
Obr. č. ř Vzorek potahu automobilových sedaček
41 Geometrická porózita potahu
Geometrická porózita potahu byla vypočítána bez vrchní textilie a stejn jako u celistvé p ny.
a = 0,14 m, b = 0,14 m, c = 0,02 m, mvzorku = 0,0024 kg, = 1300 kg/m3 Nejprve se ze známých hodnot spočítal objem vzorku.
Vcelistvá = a.b.c V = 0,00039 m3
Se zjišt ným objemem se vypočítala hmotnost 100% PUR p ny.
m100%PUR= V.
m100%PUR = 0,507 kg
Porózita dána vztahem 1-Zapln ní. Výpočet zapln ní je uveden níže pod porózitou.
P = 1-Z Z = Z = 0,005 P = 0,995
Porózita potahu je tedy 99,5 %.
42
1 vzorek PUR p ny – vzorek se strukturou z reálné automobilové sedačky
Obr. č. 10 Vzorek z reálné automobilové sedačky
43
Přístroje vyu ité v praktické části Sušící komora
Obr. č. 11 Sušící komora
Analytické váhy
Obr. č. 12 Analytické váhy
44 Alambeta
Obr. č. 13 Alambeta
Permetest
Obr. č. 14 Permetest
P ístroj na m ení prodyšnosti
Obr. č. 15 P ístroj na m ení prodyšnosti
45
7. Hmotnost vzork potah p i normální vlhkosti a po sušení komorou
Hmotnost potah p i normální vlhkosti je tém stejná jako hmotnost sušeného vzorku (ultra suchá hmotnost). Na obrázku č. 16 lze vid t graf s rozdíly hmotností, kde normální hmotnost je hmotnost p i normální vlhkosti a ultra suchá hmotnost je po sušení v komo e. U potahu č. 1 je rozdíl po sušení v komo e o – 0,01 g, u potahu č. 2 vzrostla hmotnost po sušení o 0,03 g a hmotnost potahu č. 3 se po sušení nezm nila.
Obr. č. 16 Hmotnosti potah p i normální vlhkosti a po sušení komorou
46
8. Výpočet relativní vlhkosti potah
V tabulce 1 lze v prvé ad vid t hodnoty hmotnosti [g] získané na analytických vahách. Jde o zvážení vzorku potahu po vyndání z komory, tedy zjišt ní ultra suché hmotnosti, dále vzorku namočeného ve vod s kapkou detergentu a p i následném sušení papírovými ubrousky.
Dalším parametrem v tabulce 1 je vypočítaná relativní vlhkost vzorku RH [%] dle vzorce:¨
á
Kde RH je relativní vlhkost vzorku [%], mmokrá je hmotnost [g] mokrého vzorku a následn sušeného papírovými ubrousky a mus je hmotnost [g] ultra suchého vzorku.
V posledním sloupci v tabulce č. 1 je možno vid t tepelnou jímavost b [Ws1/2/m2K-1]. Tato hodnota byla získána na p ístroji Alambeta (viz kapitola 1.2.1.). [1]
Z toho m ení je patrné, že mokrý potah má nejvyšší tepelnou jímavost b, a proto je pocitov nejchladn jší. P i následném sušení vzorku se snižuje hmotnost, relativní vlhkost a i tepelná jímavost. Znamená to tedy, že p i postupném sušení se stává vzorek pocitov teplejším a tím i p íjemn jším na dotek.
Tab. č. 1 Hmotnosti, výsledky RH a tepelná jímavost potah
VP
hmotnost [g] RH [%] tepelná jímavost b [Ws1/2/m2K-1]
ultra suchá hmotnost 3,67
mokrý potah 7,19 96 340
s 6,00 65 251
s 5,57 52 242
s 5,13 40 211
s 4,78 30 198
s 4,59 25 193
s 4,38 19 176
s 4,22 15 152
s 4,14 13 136
s 4,01 9 121
s 3,91 7 102
s 3,78 3 85
47
Na obrázku č. 17 je vyobrazený graf s tepelnou jímavostí na svislé ose y a relativní vlhkostí vzorku potahu na vodorovné ose x. Osa y, tedy tepelná jímavost, je prom nná a závislá na ose x, tedy na relativní vlhkosti vzorku. Znamená to, že se stoupající, či klesající relativní vlhkostí vzorku se bude m nit tepelná jímavost.
Obr. č. 17 Graf závislosti tepelné jímavosti na relativní vlhkosti
y = 68.809ln(x) - 25.137 R² = 0.9162
0 50 100 150 200 250 300 350 400
0 20 40 60 80 100 120
b [ W
s1/2/m
2K
-1]
RH [%]
Tepelná jímavost
tepelná jímavost b [Ws1/2/m2K-1]
Log. (tepelná jímavost b [Ws1/2/m2K-1])
Tepelná jímavost [Ws1/2/m2K-1]
Log. (tepelná jímavost [Ws1/2/m2K-1])
48
9. Relativní propustnost vodních par a výparný odpor
M ení relativní propustnosti vodních par p [%] a výparného odporu Ret [Pa.m2.W-1] bylo provád no na p ístroji Permetest (viz kapitola 3.1.).
Na obrázku č. 18 je v grafu uvedeno m ení na Permetestu pouze u samostatného potahu a to u t ech vzork s hmotností p i normální vlhkosti. Toto m ení slouží ke zjišt ní relativní propustnosti a výparného odporu samotného potahu a bylo provád no jednou. V následujících kapitolách je ov ení relativní propustnosti mokrého potahu a p i postupném sušení. Lze vid t, že se relativní propustnost vodních par a výparný odpor potahu nem ní a to znamená, že když se použije jakýkoliv vzorek potahu pro PUR p nu, nemá vliv na p ípadné rozdílné hodnoty paropropustnosti
Relativní propustnost vodních par je uvád na v procentech a v p ípad , kdy by byla relativní propustnost nula, znamenalo by to, že je materiál nepropustný. Z výsledk m ení, viz obrázek č. 1Ř, je z ejmá vysoká relativní propustnost t chto materiál , která vyplývá i z jejich relativn slabé tlouš ky.
49
Obr. č. 18 Relativní paropropustnost vodních par a výparného odporu na samostatném suchém potahu
Na obrázku č. 1ř a 20 jsou znázorn ny výsledky m ení výparného odporu u celistvé p ny a p ny se strukturou, které byly zkoušeny póry sm rem nahoru a póry sm rem dol , vysv tlení m ení viz kapitola pr b h m ení. Vzorky byly získány vy íznutím části z celistvé PUR p ny, proto má jedna jejich plocha pórovit jší strukturu než plocha opačná, která tvo ila p vodní povrch PUR sedačky.
P i porovnání obrázk č. 1ř a 20 je vid t, že p i m ení celistvé p ny póry sm rem nahoru vyšel výparný odpor menší než u m ení opačného a tudíž má celistv jší plocha vzorku lepší paropropustnost. Pravd podobn se vodní pára sice h e dostává skrz hladší a celistv jší povrch do materiálu, ale po prostoupení se díky pór m lépe rozptýlí do okolního prost edí.
V grafech jsou znázorn ny pr m ry nam ených hodnot a intervaly spolehlivosti. V obou p ípadech vychází hodnota p, tedy hladina významnosti, menší než , která je pro 95 % interval spolehlivosti 0,05. Intervaly spolehlivosti se tak nep ekrývají, tudíž má použitá struktura vliv na výparný odpor a je statisticky významná.
50
Pod grafy jsou uvedeny tabulky č. 2 a 3 s pr m ry nam ených hodnot výparného odporu a dále variační koeficienty. V tabulce č. 2 jsou hodnoty pro m ení póry nahoru. Variační koeficient pro celistvou p nu je 9,5 % a pro p nu se strukturou 1ř,7 %. O tolik procent se nám hodnoty vychýlily od pr m ru.
Obr. č. 19 Porovnání výparného odporu suché p ny celistvé a p ny se strukturou póry nahoru
Tab. č. 2 Pr m ry výparného odporu Ret a variační koeficient CV u m ení póry nahoru M
Ø Ret [Pa.m2.W-1] V CV [%]
PC 48,1 9,5
PS 14,9 19,7
V tabulce č. 3 jsou hodnoty pro m ení póry dol . Variační koeficient pro celistvou p nu je 8,1 % a pro p nu se strukturou 13,3 %. U m ení póry dol jsou variační koeficienty menší než u m ení póry nahoru, hodnoty koeficient se tolik nevychylovaly od pr m ru.
51
Obr. č. 20 Porovnání výparného odporu suché p ny celistvé a p ny se strukturou póry dol
Tab. č. 3 Pr m ry výparného odporu Ret a variační koeficient CV u m ení póry dol M
Ø Ret [Pa.m2.W-1] V CV [%]
PC 65,3 8,1
PS 21,4 13,3
Pom r výparného odporu póry nahoru / póry dol u p ny celistvé, tedy relativní zm na, byl v tomto p ípad 0,64 Pa.m2.W-1. U p ny se strukturou je relativní zm na 0,70 Pa.m2.W-1.
Na obrázku č. 21 lze vid t pr b h m ení samostatné p ny na Permetestu.
52
Obr. č. 21 M ení samostatné p ny na Permetestu
Na obrázku č. 22 lze vid t m ení paropropustnosti potahu s p nou ve složení simulujícím automobilovou sedačku. První byl tedy potah, který se položil u celistvého vzorku na hladší a celistv jší povrch a u strukturovaného vzorku se potah položil na strukturu, vlastn tak jak to v b žné realit funguje.
Z obrázku je z ejmé, že celistvá p na má více jak dvojnásobn vyšší výparný odpor a tudíž horší paropropustnost. Je ale stále eč o zkoušce m ení na pouhé části automobilové sedačky.
Obr. č. 22 Výparný odpor a relativní paropropustnost p n v kombinaci s potahem
53
V další části práce byla porovnávána relativní propustnost vodních par samostatného mokrého potahu a p i postupném sušení, dále pak téhož potahu s p nou celistvou a se strukturou. Potah byl namočen ve vod s kapkou detergentu, následn zvážen a zm en na p ístroji Permetest.
Po dokončení m ení byl potah opakovan vysoušen papírovými ubrousky a zvážen. Po každém sušení následovalo m ení na p ístroji Permetest, m ení bylo ukončeno p i dosažení hmotnosti potahu za normální vlhkosti. Vysoušením klesla hmotnost potahu z p vodních 6,30 g až o necelé 3 g.
U samostatného potahu, viz obrázek č. 23, se m ila relativní propustnost vodních par mokrého potahu a následn po postupném sušení papírovými ubrousky viz kapitola pr b h m ení. P i čtvrtém sušení, to je v grafu znázorn né jako sušení č. 4, se hmotnost vzorku dostala na jeho p vodní, jako p i normální vlhkosti. Je z ejmé, že mokrý potah má relativní propustnost nejv tší a postupným sušením relativní propustnost klesá. Jak už ale bylo zmín no na začátku praktické části, mokrý potah má nejvyšší tepelnou jímavost a je tedy na omak nejchladn jší.
Obr. č. 23 Relativní paropropustnost samostatného potahu p i r zné relativní vlhkosti
54
V následujících m eních byl opakován test potahu, ovšem za použití obou druh PUR vzork .
Hodnoty relativní propustnosti vodních par p ny celistvé a p ny se strukturou jsou znázorn né na obrázku č. 24. P i tomto m ení byl použit mokrý potah, který byl následn sušen papírovými ubrousky, viz kapitola pr b h m ení. Hladina významnosti p je menší než
, struktura má vliv na relativní propustnost vodních par a je statisticky významná.
Obr. č. 24 Relativní paropropustnost p ny celistvé a se strukturou v kombinaci s mokrým potahem a p i jeho postupném sušení
55
9.1 Relativní paropropustnost vodních par PUR pěn s nalepením fólie
Dalším krokem v praktické části je m ení vzork na Permetestu a na Alambet . M ení probíhalo op t v jednotlivých fázích, namočení potahu ve vod s kapkou detergentu, následné zvážení, zm ení tepelné jímavosti na Alambet , op tovné zvážení a zm ení relativní propustnosti vodních par na Permetestu. Po m ení na Permetestu se potah znovu zvážil, zvážil se vzorek PUR p ny s fólií a vše se dohromady op t zm ilo na Permetestu.
Rozdílem oproti p edchozímu m ení je fólie nalepená na p n v míst íznutí a to z d vodu simulace siln jší p ny. Doposud probíhalo m ení se vzorky vy íznutými z celé PUR sedačky, která má reáln tlouš ku 4x tak velkou než zkoušené PUR vzorky. Fólie se vy ízla z euro desek o velikosti vzorku p ny, tj. 16 cm x 16 cm a tuhým lepidlem se po obvodu p ilepila na spodní stranu vzorku, to je místo íznutí, neboli pórovitá strana vzorku, aby vlhkost neutíkala od st edu mezi fólií a p nou.
9.1.1. Relativní paropropustnost vodních par PUR pěny celistvé, se strukturou a s fólií Pro m ení byly využity 4 vzorky PUR p n, a to z toho d vodu, že p i prvním m ení ovliv uje hmotnost p ny vlhkost z Permetestu a z mokrého potahu. Proto každé m ení probíhalo s novým vzorkem PUR p ny, aby byla zaručena hmotnost p i normální vlhkosti.
Tepelná jímavost mokrého potahu a p i postupném sušení je znázorn na v grafu na obrázku č.
25. Tímto m ením se ov ilo, že tepelná jímavost mokrého potahu je nejvyšší a tím pádem je potah na omak nejchladn jší. Následným vysoušením tepelná jímavost klesá a tím se stává potah na omak teplejším.
56
Obr. č. 25 Tepelná jímavost mokrého potahu a p i postupném sušení
V dalším m ení bylo ov eno m ení relativní propustnosti samostatného potahu p i r zné relativní vlhkosti. Hodnoty relativní propustnosti, uvedené na obrázku č. 26, prokázaly klesající tendenci. Op t se ukázalo, že paropropustnost potahu je lepší za mokra než p i vysušení na jeho hmotnost, tedy za normální vlhkosti.
57
Obr. č. 26 Relativní paropropustnost samostatného potahu s r znou relativní vlhkostí
Jak bylo zmín no v kapitole pr b h m ení, byly pro m ení využity 4 vzorky p n kv li ovlivn ní hmotnosti vlhkostí z potahu a z Permetestu. Hmotnost vzork je uvedena v tabulce č. 4.
Tab. č. 4 Hmotnost vzork PUR p n
vzorky hmotnost [g]
PS1 21,38
PS2 19,91
PS3 20,91
PS4 19,82
PC1 33,02
PC2 33,58
PC3 33,86
PC4 33,55
