1 2 1 2 1 2

PODĚKOVÁNÍ

Tímto bych ráda poděkovala Ing. Jindře Porkertové za cenné připomínky a pomoc při zpracování mé diplomové práce, spolupracovníkům z oddělení inovací a R&D firmy Johnson Controls Fabrics Strakonice a.s. za užitečné rady z oblasti vývoje automobilových textilií. Jmenovitě děkuji Ing. Miroslavovi Říhovi a Ing. Tomáši Drbohlavovi za odborné konzultace k této problematice a zahraničním kolegům za vstřícnost k diskuzi.

ABSTRAKT

Práce se zabývá speciálními materiály a úpravami textilií se zaměřením na zvýšení komfortu automobilových sedadel. Materiály a speciální úpravy jsou zkoumány standardními ale i nekonvenčními metodami, které jsou popsány v následujících kapitolách. Cílem práce je poskytnout získané informace do praktického využití.

ABSTRACT

The object of this work is special materials and finishing of textiles with regard to the improvement of the comfort of the automotive textiles used for seats. Materials and special finishing is examined with standard and also unconventional methods, which are described in the following chapters. The goal of this project is to offer a summary for practical usage.

KLÍČOVÁ SLOVA

Automobilové textilie, komfort, tepelný komfort, teplo, teplota, coldblack, prodyšnost, termoregulace, dry fit.

KEY WORDS

Automotive textiles, comfort, heat comfort, heat, temperature, coldblack, air permeability, termoregulation, dry fit.

OBSAH

1. Úvod... 7

1.1.Téma práce ... 7

1.2.Cíl práce ... 8

2. Tepelné vlastnosti... 8

2.1.Termodynamika... 8

2.2.Teplo a teplota... 9

2.3.Šíření tepla... 11

2.3.1.Přenos tepla vedením... 12

2.3.2.Přenos tepla prouděním... 13

2.3.3.Přenos tepla zářením... 15

3. Tepelné vlastnosti speciálních aplikací a materiálů ... 18

3.1.Coldblack... 18

3.2.Tepelné bariéry a tepelné pochody... 27

3.2.1.Působení teploty na lidské tělo... 27

3.2.2.Vnitřní a vnější teplotní bariéra... 28

3.2.3.Termoregulace těla... 28

3.2.4.Tepelný komfort a stres... 29

4. Experiment... 30

4.1.Návrh experimentu... 30

4.2.Provedení experimentu... 35

4.2.1. Základní testování v laboratoři JCFS... 36

4.2.2. Externí testování na TUL... 39

4.2.3. Externí testování kompletních sedadle ve společnosti PROSEAT... 43

4.3.Vyhodnocení experimentu... 58

5. Použití v praxi... 59

6. Závěr... 60

7. Seznam obrázků, grafů a tabulek... 62

8. Přehled uvedených rovnic... 64

9. Použité zdroje... 65

1. ÚVOD

1.1.Téma práce

V úvodu práce bych ráda zdůvodnila, proč jsem si vybrala téma, které se zabývá tepelnými vlastnostmi autotextilií z hlediska komfortu. Pracuji již několik let v automobilovém průmyslu u výrobce autotextilií, ve firmě Johnson Controls Fabrics Strakonice, pod tehdejším jménem FEZKO a.s. Setkáváním se s našimi zákazníky a s kolegy, získávám informace a přehled o jejich standardech, požadavcích a nových nárocích pro jejich nové projekty. S každým novým příchozím projektem přicházejí i nové požadavky, týkající se zlepšování současného stavu, a nebo přinášení nových ideí a řešení, která se ještě nevyskytují. Mohou tedy na trh přijít s novinkou, která by zákazníky, i klienty automobilových výrobců oslovila natolik, že se při rozhodovaní a výběru nového automobilu, rozhodnou právě pro ten jediný, díky novému řešení, které v rozhodování nakonec přesvědčilo.

Zejména se jedná o ideu zlepšování komfortu v automobilu. V posledních letech se můžeme u mnoha výrobců automobilů setkat s tím, že prezentují nové, jedinečné technologie prokazující zlepšené a nové vlastnosti, ať už se jedná o bezpečností prvky v exteriéru nebo v interiéru vozidla.

Jelikož se naše společnost zabývá výrobou autotextílií, připravujeme i my pro naše zákazníky nové technologie a vyvíjíme nové produkty, které zlepšují komfort.

Komfort, co to vlastně je? Existuje psaná definice pro toto slovo? V encyklopediích můžeme najít různé významy. Např., že komfort je subjektivně vnímaná pohoda, pohodlí spojené s určitým dostatkem. Případně že komfort vyjadřuje velký dostatek až nadbytek při uspokojování nějaké lidské potřeby, jako je bydlení nebo potřeby pohodlí při dopravě apod. Komfort souvisí s vnímáním kvality okolního světa.

Nadměrný komfort můžeme považovat za přepych a luxus, což některým může připadat jako plýtvání a bezohlednost k přírodě.

Téma této práce je výzkum použití speciálních textilních materiálů za účelem vytvoření pasivní klima sedačky, změna parametrů a kontrola požadavků dle specifikace zákazníka. Závěrem bude uvedeno, zda zvolená technologie přináší zlepšení komfortu tepelných vlastností autotextilií a bude-li vhodná pro další použití a odbornou

1.2.Cíl práce

Cílem vývoje a aplikace těchto nových technologií a materiálů je zlepšený komfort pro řidiče a spolujezdce, udržení lepší pozornosti díky vyváženějším tepelným poměrům a celkový dobrý stav během jízdy. Tato práce se zabývá analýzou, jaké teplotní parametry či změny vykazuje textilie na sedadle působením člověka a jeho tepla, zda textilie odpovídá všem přísným požadavkům dle specifikace zákazníka v automobilovém průmyslu a zda technologie její výroby přináší zvyšování komfortu v automobilu.

2. TEPELNÉ VLASTNOSTI

2.1.

Pro začátek je nutné podotknout, že vývojem nových technologií, zlepšujících komfort či ochranou funkci, se zabývá mnoho odborných společností a výzkumných ústavů po celém světě. Příkladem jsou inteligentní či smart textilie, které se rozvíjí v používání nejen v automobilovém průmyslu, ale zejména pro vojenské či medicínské účely. Vzhledem k vybranému tématu a prováděnému experimentu se budeme koncentrovat pouze na textilní materiály a jejich charakteristiky ovlivňující tepelné vlastnosti.

Tepelnými vlastnostmi, nebo-li tepelnou energií, zkoumáním vlastností látek a systémů a změnami jejich stavů se zabývá termodynamika. Zaměřujeme se tedy na makroskopické vlastnosti hmoty a přírodní jevy bez ohledu na mikroskopickou stavbu.

Termodynamika se řídí fundamentálními zákony, které budou postupně uváděny.

Termodynamická soustava je těleso nebo skupina těles, jejichž stav zkoumáme. Stavové veličiny jsou veličiny, které charakterizují stav termodynamické soustavy. Mezi tyto veličiny patří:

Teplota: je mírou tepelného stavu látky, nebo-li mírou střední energie tepelného pohybu jedné molekuly či atomu. (používá se stupnice Celsiova a nebo Kelvinova) [4]

Tlak: je číselně roven velikosti síly, kterou působí tekutina kolmo na jednotku plochy:
    [Pa] [4] (1)

Objem: vyjadřujeme v metrech krychlových, nebo v jednotkách 1 l (litr), což je povolená jednotka užívaná spolu s SI [4].

Vlhkost: je to veličina určující obsah vodních par resp. vody v plynu, nejčastěji ve vzduchu, ale i jiných materiálech. Rozdělujeme vlhkost absolutní, což nám udává jaká je hmotnost vodních par obsažených v jednotce objemu vzduchu: Φ [g. m^-3] nebo máme vlhkost relativní, což udává poměr skutečného množství vodních par k množství Φm

maximálně možnému při dané teplotě:    100 [%] [4] (2)

Mezi stavové veličiny extenzivní řadíme: látkové množství, hmotnost, objem a do intenzivních řadíme hustotu, teplotu, tlak, vlhkost, měrnou vodivost[4].

Ze zkušenosti dělíme látky, které nás obklopují, podle jejích skupenství.

Dýcháme vzduch, pijeme různě upravenou vodu, chodíme po podlaze či zemi.

Hovoříme o skupenství plynném, kapalném a pevném, k nimž se připojuje skupenství čtvrté – zvané plazma. Z mikroskopického hlediska se skupenství od sebe liší povahou, uspořádáním a vzájemným působením základních stavebních částic, kterou danou látku tvoří. Jedná se o tyto částice: elektrony, atomy, ionty a molekuly. [4]

2.2. TEPLO A TEPLOTA

Jako první uvedeme nultý zákon termodynamiky, který zní: „Je-li každé z těles A i B v tepelné rovnováze se třetí tělesem T, budou v tepelné rovnováze také tělesa A a B navzájem. K očíslování stavů tepelné rovnováhy stačí jediný spojitě proměnný parametr – teplota“ [1].

V této práci sledujeme chování a vlastnosti textilií,, tudíž pozorujeme a měříme pevnou látku. Důležitou pozorovanou a měřitelnou vlastností bude prodyšnost a obsah vodních par, tedy budeme sledovat přenost vnitřní energie mezi látkami.

“Změna vnitřní energie tepelnou výměnou znamená, že neuspořádaně se pohybující částice jednoho tělesa narážejí na neuspořádaně se pohybující častice druhého tělesa a předávají nebo přijímají energii. Mírou změny vnitřní energie při tepelné výměně je teplo Q, jehož hlavní jednotkou je joule [J]. [2]

Tím se dostáváme k prvnímu termodynamickému zákonu, který nám říká, že změna vnitřní energie soustavy ∆U je rovna rozdílu tepla ∆Q soustavě dodaného a vykonané práce ∆W, kterou vykonají síly, kterými soustava působí na své okolí.“ [4]

   –  (3)

Soustava také rovněž vykonává práci W tím, že působí na okolní tělesa stejně velkou silou opačného směru a platí W = - W. Úpravou rovnice na tvar

     4

je definováno teplo. [2]

Teplo bereme jako kladné, je-li dodáno do soustavy z okolí (někde říkáme, že teplo bylo pohlcenou soustavou) a teplo je záporné pokud přešlo ze soustavy do okolí (bylo-li vyzářeno, uvolněno, předáno). Teplo je energie vyměněná mezi soustavou a okolím jako důsledek teplotního rozdílu mezi nimi. [1]

K jednoduchému měření tepla je možno využít změny teploty teploměrného systému při dodávání (odebírání) tepla. K ohřátí látky hmotnosti m o přírůstek teploty dt je třeba látce dodat teplo dQ a platí

       5

kde c [j.kg^-1.K^-1] je tzv. měrná tepelná kapacita látky. Jedná se o teplo, potřebné k ohřátí 1 kg látky o 1K (1^o C). [4]

2.3. ŠÍŘENÍ TEPLA

Kabina vozidla je odlišná od standardně klimatizovaných prostor jako je například místnost kanceláře či bytu, a proto jsou zde kladeny jiné nároky na větrací soustavu a klimatizaci. Požadavek na klimatizaci je, aby vzduch uvnitř kabiny byl ohřát nebo ochlazen za co nejkratší dobu. Dalším důležitým požadavkem je zlepšení jeho kvality vyčištěním a korekce jeho vlhkosti.V neposlední řadě také co nejmenší dopad na životní prostředí. Psychická a fyzická pohoda jsou základní podmínkou dobrého pracovního výkonu, soustředěnosti a pohodlí. Každá pracovní povinnost vzhledem k fyzickému a psychickému zatížení klade nároky i na pracovní prostředí. Pracoviště řidiče, kterou je kabina vozidla, rozložení teploty, prašnost i nezanedbatelný vliv alergie na různé látky vyžaduje i úpravu toho to prostředí. Většině lidí vyhovuje teplota v rozmezí 22-25°C. S tím závisí i ideální vlhkost vzduch v rozmezí 35-60%. O tyto požadavky se stará klimatizace. Extremní podmínky jako jsou hluk, prašnost a další negativní vlivy vedou ke zvýšení srdečního tepu, zvýšení tělesné teploty a to vše má pak za důsledek pocení, nervozitu atd. Důsledkem je únava, nesoustředěnost, ospalost, tedy faktory vedoucí ke snížení schopnosti soustředit se na výkon a v provozu motorových vozidel ke zvýšení nebezpečí dopravní kolize. [11]

Šíření tepla je důležitou součástí nejen samotného interiéru vozidla, ale také součástí jednotlivých částí interiéru, zejména sedadel. Pokud nevlastní člověk luxusní automobil, kde jsou vestavěná aktivní klimatizovaná sedadla, musí si najít řešení, vyhovující pro běžné užívání na standardních typech sedadel. Některá sedadla za značný příplatek mohou obsahovat dodatečné elektrické vyhřívání, které si člověk může ovládat a regulovat sám, nastavením požadavku, na jakou teplotu si přeje, aby sedačka byla vyhřívána. Pracovní teplo, které se ve středových částech sedadla může naměřit se pohybuje od 30^o do 70^oC. Aby nedocházelo k přehřátí, nebo dokonce až k tavení dalších částí sedadla a předešlo se celkovému poškození sedadlové pěny a potahu, nebo dokonce poškození oděvu, je u každého vytápění samostatný termostat, který neustále kontroluje teplotu sedadla na různých místech a reguluje ji.

Dosud bylo uvedeno, že dochází ke vzniku tepla a k jeho přenosu a nyní bude upřesněno jakým způsobem dochází k šíření tepla mezi soustavou a okolím.

Rozlišujeme tři základní možnosti přenosu tepla:

Přenos tepla:

1. Vedením – kondukce, 2. Prouděním – konvekce, 3. Zářením – radiace.

2.3.1. PŘENOS TEPLA VEDENÍM ( KONDUKCE)

Obr.č. 1: Příklad kondukce [11]

Vedení tepla (obr. č. 1) si lze představit jako přenos energie od částic s vyšší energií k částicím s nižší energií. Tento jev popisuje Fourierův zákon: [11]

         2 – 1   !" 6

Kde: H - měrný tepelný tok

k – součinitel tepelné vodivosti [W.m^-1.K^-1].

Q - tepelný tok S - plocha T1, T2 - teplota L – tloušťka

Mezi další kritéria podobnosti pro přenos tepla vedením můžeme řadit tyto následující:

[16]

• BIOTOVO ČÍSLO Bi

• BRINKMANNOVO ČÍSLO Br

• CLAUSIOVO ČÍSLO Cl

• KRITÉRIUM FÁZOVÉ PŘEMĚNY K

• FOURIEROVO ČÍSLO TEPELNÉ Fo

• FOURIEROVO ČÍSLO TEPELNÉ RELAXAČNÍ Forx

• KIRPIČEVOVO ČÍSLO TEPELNÉ Ki

• KONDRATĚVOVO ČÍSLO Kd

• MAXWELLOVO ČÍSLO Ml

• MICHEJEVOVO ČÍSLO Mi

• KRITÉRIUM NEROVNOMĚRNOSTI TEPLOTNÍ POLE ψ

• PÉCLETOVO ČÍSLO TEPELNÉ Pe

• PÉCLETOVO ČÍSLO TUHNUTÍ NELINEÁRNÍ Pe

• POMERANCEVOVO ČÍSLO TEPELNÉ Po

• POMĚR OBJEMOVÝCH TEPEL K

• POMĚR TEPELNÝCH VODIVOSTÍ K

• POMĚR TEPELNÝCH DIFUZIVIT K

• PREDVODITELEVOVO ČÍSLO Pd

• STEFANOVO-FOURNIEROVO ČÍSLO K

• TEPLOTA MÍSTNÍ BEZROZMĚROVÁ

• VLNOVÝ PARAMETR TEPELNÝ k

2.3.2. PŘENOS TEPLA PROUDĚNÍM (KONVEKCE)

Obr.č. 2: Příklad konvekce [11]

Přenos tepla konvekcí se projevuje nejčastěji u kapalin, vzhledem k jejich malé tepelné vodivosti. Na obrázku č. 2 je patrné, že se skládá průběh ze dvou mechanizmů. Jedním je náhodný pohyb molekul – difúze, druhým pak kolektivní pohyb velkého množství molekul – advekce.[11]

Podle povahy proudění lze konvekci klasifikovat na:

• nucenou nebo-li volnou (vzniká v důsledku nuceného proudění tekutiny),

• přirozenou (vzniká v důsledku rozdílů hustot tekutiny),

• kombinovanou (vzniká superpozicí nucené a přirozené konvekce).

Ve všech těchto případech platí Newtonův ochlazovací zákon:

$  %& ' ∞ !  ' 2 " 7

Kde: q - měrný tepelný tok

α - součinitel přestupu tepla [W.m^-2 .K^-1], Tw - teplota povrchu obtékaného tělesa,

T∞ - teplota v dostatečné vzdálenosti od povrchu tělesa

Proudění je součástí mnoha přírodních dějů, zejména proudění v atmosféře hraje základní úlohu při vytváření globálního klimatu i denních změn počasí.

Jako další kritéria podobnosti pro přenos tepla při volné a nucené konvekci můžeme uvést následující: [16]

• ARCHIMÉDOVO ČÍSLO HYDRODYNAMICKÉ Ar

• ARCIMÉDOVO ČÍSLO TERMOHYDRODYNAMICKÉ Ar

• GALILEOVO ČÍSLO Ga

• RAYLEIGHOVO ČÍSLO Ra

• AKCELERAČNÍ ČÍSLO Ac

• BAGNOLDOVO ČÍSLO Bg

• EKMANOVO ČÍSLO Ek

• FLIEFNEROVO ČÍSLO Fl

• HOOKEOVO ČÍSLO Ho

• KRITÉRIUM VZLÍNAVOSTI K

• KRITÉRIUM KAPILÁRNÍ K

• NEWTONOVO ČÍSLO Ne

• ODPOROVÝ SOUČINITEL ψ

• TEPLOTNÍ ČINITEL Θ

• KRITÉRIUM ÚČINNOSTI PŘENOSU TEPLA K

• WEBEROVO ČÍSLO We

2.3.3 PŘENOS TEPLA ZÁŘENÍM (RADIACE)

Obr. č. 3: Příklad radiace [11]

Tepelné záření přenáší elektromagnetické vlnění. Lze pozorovat u všech povrchů s konečnou teplotou. Objevuje se i u plynů a kapalin a nevyžaduje přítomnost hmotné látky. Je to tedy proces, který může probíhat i v absolutním vakuu. Maximální tok, který může emitovat povrch je pak dán Stefanovým - Boltzmannovým zákonem:

[11]

*+  ,-^. 8

Kde:

Pr – výkon(rychlost s jakou vyzařuje energii prostřednistvím elektromagnetických vln) σ - Stefanova – Boltzmannova konstanta σ= 5,6703*10^-8 W*m^-2*K^-4

ε – emisivita povrchu tělesa (dosahuje hodnoty 0 nebo maximální hodnoty 1) S – povrch tělesa

T – teplota [K]

Mezi další kritéria podobnosti pro přenos tepla sáláním patří tyto: [16]

• BOLTZMANNOVO ČÍSLO Bo

• KRITÉRIUM LOKÁLNÍHO PŘESTUPU TEPLA SÁLÁNÍM ζ

• RADIAČNÍ ČÍSLO K

• KRITÉRIUM SÁLAVÉHO OHŘEVU K

• KRITÉRIUM SÁLAVÉHO TOKU Q

• STEFANOVO ČÍSLO Sf

Záření dopadající na těleso může být absorbováno, propuštěno, nebo odraženo.

Základem radiační termometrie je koncepce absolutně černého tělesa. Černé těleso definoval roku 1860 Kirchhoff jako povrch, který veškeré na něj dopadající záření absorbuje a jeho naměřená absorptivita α je rovna 1. U reálných těles platí: 0 < α < 1.

Absolutně černé těleso záření zcela absorbuje, ale také dokonale vyzařuje. Pro srovnání vyzařování s reálnými tělesy definoval Kirchhoff emisivitu ε [-] jako poměr tepelné radiace reálného povrchu při dané teplotě a radiace absolutně černého tělesa při stejné teplotě a za stejných spektrálních a směrových podmínek.

Odrazivost povrchu ρ [-], tedy jeho reflektivita je dána odraženým zářením a její definice mohou nabývat různých forem. Množství záření které prochází tělesem pak udává transmisivita τ [-].

Emisivita černého oblečení je větší než bílého, proto bude černá textilie pohlcovat více energie ze slunečního záření než bílá, takže bude mít i vyšší teplotu.

Výzkumy ukázaly, že v horké poušti může být černý plášť beduínů až o 6^oC teplejší nežstejný v bílé barvě. Odpověď spočívá v tom, že černá textilie, která je sama teplejší než ta v bílé barvě, opravdu zahřívá vzduch pod sebou více. Tento teplejší vzduch stoupá rychleji a odchází ven porézní textilií, zatímco vnější vzduch je zdola vtahován pod plášť. Černá textilie tedy podporuje cirkulaci vzduchu pod pláštěm a brání tak v přehřátí více než bílá textilie.

Příkladem je naměřená poměrná emisivita povrchu technických materiálů:

Textilie (vlna, hedvábí, bavlna) (T^oC) ε = 0,93 ε_o

Kdy ε je součinitel emisivity a εo je součinitel normální směrové emisivity pro nekovové materiály v závislosti na teplotě. Poměr - / -1 má pro nekovové materiály zpravidla hodnotu o něco menší než 1 [16].

Zde jsou výsledky měrného tepla a tepelné vodivosti PET v závislosti na teplotě a také hodnoty měrného objemu polyesteru v závislosti na tlaku a teplotě (obr. 4) [16].

Obr. 4. Polyethylentereftalát - naměřené výsledky [16]

K přenosu tepla dochází i při varu, ale také i při vypařování, kondenzaci, při přenosu tepla a hmoty, při elektrotepelných, magnetotepelných procesech, při přenosu tepla a hmoty ve fyzikálněchemických procesech, při tepelně napjatostních procesech a lomovou termomechanikou a při reologických procesech.

V prostředí kolem automobilu se vyskytují mechanizmy, které nejvýznamněji ovlivňují tepelné zisky a ztráty v kabině automobilu a jsou uvedeny na obrázku č.5.

Obr č. 5 Způsoby přenosu tepla do kabiny vozu a prostředky, které je ovlivňují [11]

3. TEPELNÉ VLASTNOSTI SPECIÁLNÍCH APLIKACÍ A MATERIÁLŮ

3.1.COLDBLACK®

Když se vrátíme zpět k emisivitě červé textilie, určitě stojí za zmínku i novinka COLDBLACK® od firmy Schoeller Technologies, sídlící v rakouském Bregenzu a patří do skupiny Albers Group. Roční obrat činí kolem 70 miliónů euro, zaměstnává celkem 630 zaměstnanců a ročně vyprodukuje 4500 tun přízí pro průmyslové využítí a 900 tun přízí pro ruční pletení. Společnost byla založena v roce 1849 a zabývá se výrobou přízí. Sídlo společnosti zůstalo v Bregenzu. Ve městě Hard v Rakousku, zůstala barevna a velká část produkce se přesunula do České republiky do Křesic.

Ve výrobním programu se soustředí na čistou vlněnou přízi, ale také na směsovou, jako je polyester/vlna s různými procentuelními podíly, zejména ve velmi známém a ověřeném podílu 70/30, ale díky novým požadavkům se specializují na inovativní záležitosti a zkoušení výroby přízí s vyššími podíly přírodních vláken, zejména pro využití v průmyslovém odvětví, např: automobilový sektor, (automobily, autobusy, letadla, lodě, vlaky), označující jako sektor travel tex. Zde bychom se mohli zmínit o produktech jako jsou:

• 70% polyester / 30 % vlna Nm 17/2 až Nm 40/2

• vlna/ polyamid Nm 17/2 až Nm 40/2

• vlna/ viskoza Nm 17/2 až Nm 40/2

• 100% vysoce pevnostní polyamid

• anti-vandalistické příze

Tyto produkty jsou využívány v dopravních prostředcích (autobusy, lodě , vlaky) jako např u značek: Mercedes, MAN, Volvo, Setra, SBB, SNCF, RENFE. Zde je nejdůležitější funkcí komfort, který je zajišťován užitím těchto speciálních přizí ve výrobcích které zajišťují tepelnou regulaci při dlouhodobém sezení. Můžeme hovořit o komfortu ve všech formách veřejné přepravy.

Dalším příkladem jsou tyto typy přízí, které se používají pro čalounění sedadel v ledadlech a můžete se s nimi setkat na palubě letedal Airbus, Boing, Emirate Airlines, Singapore Airlines, Lufthansa aj. Zde výrobce říká že, nad oblaky musí být jen nadprůměr.

• vlna Nm 17/2 až Nm 40/2

• vlna/ viskoza Nm 17/2 až Nm 40/2

• vlna/ polyamid Nm 17/2 až Nm 40/2

• Nomex

Pokud se budeme držet hesla, že komfort měříme v kilometrech, můžeme hovořit o těchto typech vyráběných a nabízených přízí pro automobilový sektor:

• polyester / vlna

• polyester

• 100% vysopevnostní polyamid ( pro bezpečnostní sítě)

• trevira CS

Prodejem těchto přízí textilním výrobcům vznikají textilie používané na sedadle v těchto automobilovách výrobců: Mercedes, Volvo, Saab, BMW.

U všech těchto výrobků pro automobilový průmysl, je nezbytné poznamenat, že veškeré nároky, které jsou kladeny na výrobce textilií, jsou přenášeny na jejich dodavatele a příze musí odpovídat velmi vysokým kladeným požadavkům mezinárodních testovacích norem. Ať už se jedná o abrazivní zkoušky (jako je schopper, martindale, nově požadovaný i test suchého zipu), ale i o odolnosti vůči zapálení a hoření, tak i o odolnosti vůči slunečnímu svitu nebo mechanickému

poškození. Provádí se mnoho testů, aby se mohlo provést hodnocení a schválení, že předložený výrobek je v pořádku, nezávadný a splňuje veškerá kritéria.

V jejich výrobním programu se najde i značný prostor zabývající se výrobou a rozvojem průmyslových přízí, z kterých vznikají produkty označované jako home textiles, nebo-li textilie na čalounění, dekorace, nábytek a jiné používání v domácnosti.

Technické příze jsou vyvíjeny dle požadavků, které od toho jejich zákaznici očekávají a co musí splňovat a podle toho je upravený výrobní program. V této oblasti se zabývají speciálními přízemi jako je Kevlar®, Nomex® nebo Inox®. [12]

Dalším sektorem jsou funkční příze, ze kterých se vyrábí produkty pro sport, outdoor, spodní prádlo, kde se objevují jejich značky funkčních přízí jako je např.

Polycon, Flamestop či Climayarn nebo CapeExp. [12]

Zde můžeme uvést příklad řešení Flamestop, které se používá pro speciální ochranné oděvy hasičů nebo policistů. Příze musí být ohni odolná a žáruvzdorná.

Dalšími materiály, které se vyskytují pro tuto oblast jsou : Inox, Strato, Kevlar, Vectran, PBI, Nomex, Merino. Nebo bychom mohli použít příklad ochranných maskovacích oděvů pro vojáky, tak zvané řešení Anti-Infrarot. Dalším příkladem jsou antistatické ochranné oděvy, kdy se klade požadavek, aby měla příze antistatické parametry. V medicínském prostředí se velmi často objevují antibakteriální textilie, které jsou vyráběné z přízí, obsahující částečky stříbra. Další námi oblíbenou oblastí je sport a ourdoor, kde klademe velké nároky na naše tělo a vydáváme a příjímáme mnoho energie, a přesto se chceme cítit komfortně, používáme speciální oblečení, které nám zabezpečuje tepelnou regulaci, a ta je zajištěna použitím speciálních přízí z oblasti Climayarn, nebo Outlast, či speciálním nánosem s označením Polycolon. [12]

Dalo by se říci, že to je neobvyklé, ale i v dnešní době si někdo najde čas na domácí ruční práce. Díky této zálibě se stále vyrábí i v této společnosti příze pro ruční či strojové pletení. I zde se požadavky velmi zvyšují nejen díky novým aktuálním barevným trendům – od pastelových, přírodních či melanžových odstínů, ale také i na jejich kvalitu. Proto jsou ruční práce a ručně pletené výrobky tak ceněné a dle toho jim také odpovídá jejich prodejní cena.

Veškeré produkty firmy Schoeller jsou ekologické a získali tyto certifikáty a registrované značky. bluesign®, G.O.T.S., IVN.

Obr. č. 6 Ekologické certifikáty výrobků firmy Schoeller [12]

Obr. č. 7 Výrobní odvětví firmy Schoeller [12]

Z inovační projektů, který je velmi zajímavý z pohledu tepelných vlastností je i produkt firmy Scholler coldblack®: Sun Reflector – UV Protector. [13]

Jak již bylo uvedeno u přenosu tepla sáláním, je nutné zohlednit i chování barev oděvů. Bylo již řečeno, tmavé barvy vystavené slunečnímu záření se zahřívají vice než světlé barvy. Světlé barvy odráží jak viditelné tak i neviditelné paprsky slunečního záření, tudíž jak světelné tak i tepelné paprsky. Tmavé barvy pohlcují oba typy paprsků, proto jsou teplejší a více se zahřívají. Pro osoby, které se pohybují často venku a jsou vystaveny slunečnímu záření a musí nosit tmavé oblečení, ve kterém se necítí komfortně, protože je jim teplo a potí se, se naskytuje možnost pořídit si lepší ošacení, které jim pobyt venku zpříjemní, ale take je ochrání. Tohoto projektu se již chytli

výrobci sportovního oblečení a nyní je možné zakoupit si jej s uvedenou značkou, která dokládá, že právě toto ošacení bude schopné samo regulovat jeho teplotu. [13]

Coldblack® je speciální úprava, která je obsažena v barvivu, a to se použije při barvení přízí. Aplikuje se to většinou do tmavých barev, ale může se to použít i do světlých. Tím se docílí toho, že tmavé barvy neabsorbují teplo, a to je odráženo od textilie do prostoru. Teplo neprochází textilií, tudíž se nezahřívá a zůstává chladná.

Vzhledem k tomu, že je příze speciálně upravena technologií coldblack®, nedochází jako u normální textilie při dopadu světla k odrazu, lomu a pronikání paprsků skrze textílii, ale dochází jen k odrazu. Pro bližší představu je nutné upřesnit princip odrazu světla rozhraní. Hlavním zdrojem záření je pro nás Slunce. Jeho paprsek je postupná vlna tvořená elektrickým a magnetickým pole, jedná se tedy o elektromagnetickou vlnu. Její spektrum je široké (dlouhé vlny, rozhlasové vlny, infračervené, ultrafialové, rentgenové a kosmické záření) a z toho je pro nás viditelné spektrum v interval 430nm až 690 nm. Lidské oko může vnímat i vlnové délky za těmito hranicemi, pokud je intenzita světla vysoká. Elektromagnetické vlny přenáší energii na tělesa, na které dopadají. Rychlost přenosu energie na jednotku plochy elektromagnetickou vlnou je popsána vektorem S, jenž se nazývá Poyntingův vektor.[3]

  1  20  3  4  /29

S = Poyntingův vektor = tok energie E = elektrické pole

B = magnetické pole

Směr Poyntigova vektoru S elektromagnetické vlny udává v každém bodě směr přenosu energie. Ten v homogennín prostředí udává i směr šíření vlny. Světlo se tedy na rozhraní, u tohoto případu na povrchu textilie odráží. Pokud je záření úplně odraženo, je velikost síly (v případě kolmého dopadu) rovna: [3].

  2  6     10

F = síla záření dopadající na plochu I = intenzita záření

S = plocha

c = rychlost světla

A z toho lze odvodit I vzah pro výpočet tlaku záření, neboli radiční tlak pr.

+  26   11

p_r = radiční tlak I = intenzita c = rychlost světla

Tato speciální úprava je vyvinuta firmou CLARIANT společně s firmou Schoeller Technologies a veškerá data jsou považovány za jejich know-how.

Obr.č. 8 Zde je znázorněno působení speciální úpravy coldblack®. [13]

Nedílnou součástí této coldblack® úpravy je take ochrana před UV zářením (UVA a UVB). UV paprsky prochází každou textilií a dopadají na pokožku, čímž jí poškozují, pokud se před UV paprsky nechrání speciálními krémy. Zde je řešení součástí aplikace coldblack®, která již obsahuje ochranný faktor UPF 30 (Ultraviolet Protection Factor). Lze ji použít pro jakýkoliv barevný odstín a nezanechává po sobě žádnou změnu na vzhledu a ani na povrchu textilie. [13]

Tato technologie má tedy velmi pozitivní výsledky na zpomalování stárnutí pokožky a zároveň se nezahřívají textile, ale jejich povrch zůstává chladný.

Pro ověření této technologie, byla vyrobena textilie z přízí, které byly upraveny speciální úpravou coldblack® v černé barvě a byla porovnána se standardní textilií o

stejné struktuře, hmotnosti, složení a barevnosti. Testování bylo provedeno ve výzkumném švýcarském institutu EMPA v St. Gallen [14].

Při testování byla použita infračervená kamera. Svrchní strana textilie byla záhřáta tepelným tokem o velikosti 1,2 kW/m2, což odpovídá asi tak 30^oC. [13]

Obr.č. 9 Měření termokamerou v institute EMPA v St. Gallenu [13]

Výsledkem měření bylo zjištěno, že na vzorku se speciální úpravou byla naměřena teplota v průměru 30^oC a normální standardní černé textilii byla naměřena podstatně vyšší teplota, což je patrné na obr. 9, kde je zaznamenáno měření infračervenou (IR) kamerou. [13]

Jako další ověření této patentované technologie nechala firma Schoeller udělat další test, který potvrdil funkci coldblacku® Testování proběhlo opět ve výzkumném ústavu Empa v St. Gallen [14] na zařízení simulující pocení člověka, nazvaném.

sweating torso, obr. 10, kde se měří výkonnost coldblacku® odrážejícího infračervené paprsky. Vedení tepla na textilním povrchu a jeho vliv na lidské tělo, bylo testováno použitím tří různých triček (coldblack® černé, standardní černé a béžové). Torzo má tvar válce s rozměry lidského těla a jednotlivé vrsty představují vrstvy lidské pokožky v závislosti na teplotě a vedení tepla. Na torzu je umístněno 20 senzorů, které snímají hodnoty při měření. Sluneční paprsky jsou simulovány infračervenými. Torzo je naplněno vodou a zahřáto na teplotu liského těla. Poté je možné začít měřit buď se simulovaným pocením a nebo bez simulovaného pocení.[13]

Obr.č.10 Zařízení simulující pocení (sweating torso) [13]

Po testování byly naměřeny a prezentovány tyto zajímavé výsledky, které přesvědčivě vykazují působení coldblacku. Na obr. 11 je viditelný výsledek na modré křivce , jak černé tričko s coldblack úpravou, při zahájení působení IR paprsky o síle 1,2 kW/m² ve fázi 2, reaguje na zvýšenou teplotu a jak se jeho teplota zvýší, zhruba o 5^o C, což je prokazatelně níže, než vykazuje žlutá křivka normálního černého trička a pohybuje se v podobných hodnotách jako jsou naměřené u barvy béžové, což ukazuje křivka zelená [13].

Druhé vyhodnocení je vidět na obr. 12, kde již bylo simulováno pocení a měřilo se množství vypocené vody v g/h., které je zapotřebí k udržení povrchové teploty s definovaným zářením. Zde je prokazatelné, že tričko s coldblack® (zelená křivka), potřebuje vypotit polovinu méně vody, než normální černé tričko (modrá křivka), aby se na povrchu torza udržela stejná teplota. Z tohoto testování plyne závěr, že používáním coldblack® material se člověk potí méně, i když se zahřívá a cítí se tak lépe a je schopen lepšího výkonu[13].

Obr.č.11 Měření bez simulovaného pocení na torzu [13]

Obr.č. 12 Měření se simulovaným pocením na torzu [13]

Produkty s technologií Coldblack® byly představeny u různých automobilových koncernů (AUDI, BMW) a bylo na nich prováděné různé testování, při kterém bylo zjištěno, že textilie s touto aplikací je nejvhodnější používat do kabrioletů, nikoliv do normálních automobilů, protože tam jako bariéra, proti slunečním paprskům slouží zatónovaná skla, tudíž efekt není tak přesvědčivý jako v otevřených vozech, u kabrioletů. Zde se skýtá otázka, co s naakumulovanou tepelnou energií uvnitř kabiny vozu, která vzniká odrazem od aplikované vrstvy textilie? Při prováděných brainstormingách v kruhu výrobců automobilů a výzkumníků, vyšlo najevo, že kromě

prvních pár okamžiků při nastupování, kdy se zajistí komfortnější a příjemnější usazení člověka na sedačku, která nebude rozpálená od slunečných paprsků, významnější efekt nepřináší. Tudíž širší a praktičtější využítí této aplikace se používá na sportovní oblečení či na textilie, které se používají v domácnosti, třeba na zahradě potažené rolety na pergolách.

Při shrnutí všech poznatků o coldblack® úpravě je nutné potvrdit, že splňuje svojí funkci při užívání, tudíž, že se materiál nezahřívá, zůstává chladný, má vysokou odolnost vůči stárnutí, díky odrazu UV paprsků, zůstává stále prodyšný a splňuje tak požadavky na udržení tepelného komfortu.

3.2. TEPELNÉ BARIÉRY A TEPELNÉ POCHODY

V následujícím experimentu bude zkoumána prodyšnost textilie s různými laminačními kompenenty. Tento experiment ukazuje jak důležitý je parameter prodyšnosti a transferu vlhkosti. Oba dva parametry ovlivňují probíhající tepelné pochody v termoregulačním systému člověka.

3.2.1. PŮSOBENÍ TEPLOTY NA LIDSKÉ TĚLO

Teplo či chlad ovlivňuje fyziologickou a psychickou činnost člověka. Pokud dochází k zatěžování povrchu těla teplem či chladem, může dojít k poruše termoregulačního systému člověka. Narůstání tělesné teploty může být příčinou klesání jejich aktivit, což může vést až k zastavení katalýzy, která se potom stává nevratnou.

(při překročení 43^o C). Enzymatická reakce se také snižuje při poklesu tělesné teploty na 28-30^oC. To vše ovlivňuje životní funkce v těle. Důležitou roli v tomto procesu v lidském tělě hrají enzymy, což jsou proteinové molekuly schopné katalýzy chemických reakcí, jež zvyšují aktivitu těchto reakcí. Teplota 20^o C je optimální stav, kdy se člověk cítí v tepelné pohodě a můžeme mluvit o tepelném komfortu. Pokud se teplota zvyšuje, mluvíme o hypertermii, když se snižuje, neboli dochází k podchlazení, hovoříme o hypotermii. Při zahřátí organismu dochází k porušení biologické tepelné bariéry, která nestačí odvést nadměrný přebytek tepla pocením a teplo se odvádí pouze krví, jejíž

teplota rychle narůstá. Tím dojde k překročení hormího limitu termoregulačního systému a dochází k rozpadu jeho funkce. [15].

3.2.2. VNITŘNÍ A VNĚJŠÍ TEPELNÁ BARIÉRA

Základní část vnitřní přirozené tepelné bariéry v lidském těle tvoří kůže. Její anatomická struktura se skládá z pokožky, kožní vrstvy a podkožní vrstvy. Charakter přenosu tepla v pokožce je vedením a vyznačuje se vysokým tepelným odporem. Kožní vrstva obsahuje cévy, nervy a potní žlázy ale i smyslové receptory tepla, chladu, dotyku, bolesti apod. Přenos tepla zde probíhá konvekcí a vedením. Tato část představuje klíčovou část termoregulačního systému a dynamické tepelné bariéry. Umožňuje přenos tepla pocením a vypařováním. V podkožní vrstvě dochází k přenosu tepla vedením a vysokým tepelným odporem. Vnitřní přirozená bariéra má složku statickou a dynamickou. Statická složka vzniká přirozeným uspořádáním jednotlivých anatomických vrstev, jejichž tepelná vodivost směrem od povrchové kožní vrstvy k nitru roste. Dynamická složka je součástí termoregulačního systému v těle a je spojena s krevním oběhovým systémem, který zajišťuje přenos energie organizmem. Při teplotních změnách dochází ke kontrakci a dilataci cév, čímž se mění velikost krevního průtoku a tím se ovlivňuje vnitřní tepelný odpor, na kterým je dynamická složka velmi závislá. Vnější umělá tepelná bariéra je vytvářena oblečením. Důležitými vlastnostmi oděvů je tepelná propustnostm pórovitost, pohltivost povrchu, barva a jiné vlastnosti, které umožňují vedení tepla ale i konvekci, radiaci a vypařování[15].

3.2.3. TERMOREGULACE TĚLA

Tepelný process v lidském těle je složitý biologický system. Jedná se o řídící systém, který reaguje na vazby od senzorů (receptory tepla a chladu a teplota krve), na řídící obvod a na aktuátory (efektory) a tím zajišťuje udržení systému v rovnováze.

Střední hodnota teploty těla je 36,7^oC. V případě zahřátí na 38,6 až 38,9 ^oC již vzniká mezní přípustné tepelné zatížení o 133kJ.kg^-1 a vede ke kolapsu systému.

Termoregulačním centrem je vegetativní a motorický nervový system. Přenos tepla probíhá mezi kožními cévami, potními žlázami, vnitřními orgány, svaly a dýcháním.

Další důležitou složkou sebeadaptace je potní systém. Pokud by člověk zůstal v klidu a

nevydával teplo, a jeho teplota by se zvyšovalo o 1^oC za každou hodinu. Tělo má umístněno nerovnoměrně po sobě velké množství potních žláz, což umožňuje měnit intenzitu pocení [15].

3.2.4. TEPELNÝ KOMFORT A STRES

Začne-li se teplota zvyšovat nad 37^oC, začíná se zvyšovat množství nervových impulzů, což způsobí pocit horka a nepohody a tím člověk začne reagovat buď odložením vnější bariéry nebo vyhledáním lepších podmínek k ochlazení, aby se mohlo uvolnit dostatečné teplo z pokožky, kterou odchází zhruba 90% tepla sáláním a konvekcí z povrchové vrstvy. Přenos tepla mezi povrchem těla a oblečením zahrnuje vnitřní konvekci a sálání ve vzduchových mezerách a ve vedení dílčími částmi oděvů.

Záleží na tloušťce vrstev oděvů a na velikosti vzduchových mezer. U slabých vrstev je tepelný odpor zanedbatelný a velké mezery přispívají více k rychlejší ventilaci a tím pádem k menší difúzi par. Tepelný odpor difuze páry běžného ošacení je malá a předpokládá se, že se vyloučený pot odpaří. Přesto velikost difuzního odporu oděvu má vliv na zvlhčenou plochu těla. Pokud plocha bude veliká, člověk se cítí nepříjemně a vzniká nepohoda[15].

Pomocí indexu HSI (high stress index) měříme poměr skutečného výpotku k maximálně možnému a vyjadřuje se procentuelně pro potem vlhký povrch kůže a tímto výpočtem stanovíme tepelný komfort. Pro hodnoty < 20% je tělo v tepelné pohodě, pro hodnoty v tomto rozmezí, větší než 30% a menší než 60%, říkáme že je nepříjemný, ale ještě snesitelný, a pokud hodnoty překročí více než 60% je stav nepřijatelný a cítíme se nekomfortně. Tepelné pocení s následkem vypřováním potu představuje hlavní způsob přenosu tepla z těla do okolního prostředí. Za 1 den může člověk vypotit až 12 kg, což je asi 29 MJ a ztracený výkon 336 W[15].

4. EXPERIMENT

4.1. NÁVRH EXPERIMENTU

S ohledem na vybrané téma práce a experiment, je velmi důležitý hodnotící parameter prodyšnost a transfer vlhkosti v sedadlech. V současné době je většina sedadel výráběných pro automobilový průmysl konstruována tak, že ji tvoří hlavní kovový rám, který je vyplněný polyesterovou pěnou jak v oblasti sedáku, tak i opěry a přes tyto díly se natahují, nebo-li čalouní ušité potahy z různých textilií. Většinou se jedná o polyesterové tkaniny či pleteniny, které jsou spojené laminací s polyurethanovou pěnou a poleysterovou či polyamidovou podšívkou. Každý automobilový koncern má své požadavky na měření prodyšnosti jak laminované textilie, tak na měření prodyšnosti celého sedadla. Z dostupných statistik vyplývá, že díky této základní konstrukci a použitých materiálů jsou hodnoty prodyšností na spodní hranici. Proto dochází k tomu, že se člověk v autě při delší jízdě potí. Existují speciální aktivní klimatizované sedačky, které obsahují zabudované ventilátory a člověk si může regulovat teplotu sám, nastavením požadované teploty či cirkulace vzduchu v sedačce.

Tyto komfortní sedadla jsou ale dostupná pouze v luxusních modelech a za velmi značný příplatek.

Zatím žádný z výrobců automobilů nepřišel na trh s pasivním klimatizovaným sedadlem. Pasivní klimatizované sedadlo funguje na principu použití speciálně upravené textílie, tkaniny či pleteniny, se speciální více otevřenou konstrukcí, nebo použitím speciálních přízí, či přímo použitím 3D pleteniny, která bude laminována se speciální prodyšnou polyurethanovou pěnou a nebo nikoliv s polyurethanovou pěnou, ale s další 3D textilií. Tímto spojením se dosáhne toho, že finální textilie bude mít abnormálně vysoké hodnoty prodyšnosti. K tomu, aby bylo využito těchto hodnot je nezbytné připravit i speciální sedačkovou pěnu do opěry i do sedáku, protože kdyby se použila ta stávající, dosažené hodnoty prodyšnosti, by nepřinesly tak neobvyklé zlepšení prodyšnosti celé sedačky. Proto byla vyvinuta firmou PROSEAT [18] pěna, která má speciální úpravy uvnitř a na povrchu. Jedná se o vybudované malé odvodové kanálky uvnitř sedadlové pěny, kterými prochází vzduch, který se do nich dostává

pomocí upravené struktury povrchu ve tvaru písmene “Z” viz obr. 13 s umístněnými otvory, do kterých přechází ohřátý vzduch z povrchu potahu, který je ušitý ze speciální textilie. Pro porovnání, posouzení a vyhodnocení experimentu byly připraveny 3 typy textilií.

Obr.č.13 Použitá strukturovaná pěna do sedáků P2 při testování transport vlhkosti

A. PŘÍPRAVA VZORKŮ

Pro tento experiment byly vybrány speciální textilie. Jedná se o tkaninu ANNY ve třech různých typech. ANNY 01 – polyesterová tkanina ze standardní příze 540 dtex AUTOFIL se speciální upravenou a otevřenou vazbou, spojená polyuretan- etherovou pěnou a polyesterovou podšívkou na plamenném laminačním stroji.

Obr. č. 14 Vzorek ANNY 01

ANNY 01 3D – polyesterová tkanina ze standardní příze 540 dtex AUTOFIL se speciální úpravenou a otevřenou vazbou, laminovaná s 3D polyesterovou textilií technologií hotmelt.

Obr. č. 15 Vzorek ANNY 01 3D

ANNY 02 3D – polyesterová tkanina ze speciální příze DRY FIT ANTEX se speciální upravenou a otevřenou vazbou, laminovaná s 3D polyesterovou textilií technologií hotmelt.

Obr. č. 16 Vzorek ANNY 02 3D

U vzorku ANNY 02 3D byla použita nova příza vyvinutá firmou ANTEX[19] s označením ANTFRESH. Na obrázku obr.č. 17 je vidět příčný řež příze, kde je patrné, že má speciální profil, kde jsou 4 transportní kanálky, které přináší své výhody. Mezi ně patří: cirkulace vzduchu uvnitř vlákna, transport vlhkosti. Vlákno je vysoce hydrofilní, rychleschnoucí. Má vysoký krycí faktor, menší objem, specifický lesk, výrobky z této příze se snadno udržují a nechají se prát.

Když firma Antex dělala interní testování, byly zjišt příze 2,4 dtex normální a Antfresh na

množství procházející vody po dobu 8 hodin v p naměřeno množství 250cm

jednoznačně projevují lepší vlastnosti této nov

výsledků bylo rozhodnuto o jejím použití i pro tento experiment.

U vzorku ANNY 01 3D a ANNY 02 3D byla použita 3D polyesterová pletenina, místo polyuretanové pěny

materiálu jsou následující:

Plošná hmotnost:

Šíře:

Distance:

Obr.

Důležitým parametrem 3D pleteniny je samoz take její stlačitelnost. Stla

Obr. č. 17 Speciální příze ANTFRESH

ělala interní testování, byly zjištěny tyto výsledky.

íze 2,4 dtex normální a Antfresh na stejném vzorku okrouhlé pleteniny množství procházející vody po dobu 8 hodin v příčném řezu. U normální p

množství 250cm³ a u vzorku Antfresh bylo naměřeno 420cm projevují lepší vlastnosti této nově vyvinuté příze. Na základ bylo rozhodnuto o jejím použití i pro tento experiment.

Y 01 3D a ANNY 02 3D byla použita 3D polyesterová pletenina, ěny, vyráběná českou firmou TYLEX. Technické údaje o tomto jsou následující:

Plošná hmotnost: 375,0 g/m² (+/- 20g) dle ČSN 80 6306 154,0 cm (+/- 3 cm) dle ČSN 80 6306 2,8 mm (+/- 0,3 mm)

Obr. č. 18 3D pletenina a její funkce

ležitým parametrem 3D pleteniny je samozřejmě počet řádků a slo itelnost. Stlačitelnost hraje velmi důležitou roli, př

ny tyto výsledky. Byla použita okrouhlé pleteniny a sledovalo se normální příze bylo ěřeno 420cm³, kdy se íze. Na základě těchto

Y 01 3D a ANNY 02 3D byla použita 3D polyesterová pletenina, Technické údaje o tomto

a sloupků na 10 cm, ale ležitou roli, při jejím používání.

Monofilamentní příze musí být natolik elastická a pružná, aby při každém zatížení a stlačení se dokázala vrátit do původního stavu a neporušila se. Dalším důležitým znakem pro prodyšnou 3D pleteninu je její konstrukce, nebo-li vazba, která umožní dobrou prostupnost a průchodnost vzduchu a již take zmíněný výběr příze. Obvykle se pto tyto technické 3D pleteniny používá monofilamentní transparentní příze.

Na prvním vzorku ANNY 01 byla použita polyuretanová pěna typu polyéter místo polyester, protože tento typ pěny má více otevřené buňky a je tak vice pórovitější a lépe prodyšnější. Technické údaje o tomto materiálu jsou následující: Výrobcem pěny je Eurofoam GmbH, Linz, s označením Lamiflex 302 D.

Objemová hmotnost pěny: 27 kg/m³ (+/- 2kg) DIN EN ISO 845

Pevnost: 120 kPa DIN EN ISO 1798

Tažnost: 150% DIN EN ISO 1798

Stlačitelnost: 3,3 kPa (+/-0,5kPa) DIN EN ISO 3386 Velikost pórů: 500 – 800 2 SS_T.013.4D

Hořlavost: SE/NBR MVSS 302

(SE/NBR = dráha prohoření měnší než 50 mm, doba hoření menší než 60s)

Fogging: B, 7 2,0 9 PV3015

B. TESTOVÁNÍ VZORKŮ

Hotové laminované výrobky se musí otestovat, aby bylo prověřeno, že splňují základní specifikaci dle normy VW 50105, protože všechny materiály se budou používat na prezentaci pro nový projekt SK 48 ve Škoda Auto.

Jak bude patrné z uvedených protokolů, veškeré základní testované materiály vyhověly požadavkům a mohou se nadále použít pro další testování. Zejména u parametru prodyšnosti je patrné, jak se zlepšují výsledky použitím jiných materiálů.

Testování prodyšnosti bylo provedeno jak v laboratoři Johnson Controls Fabrics Strakonice (JCFS), tak i na Technické univerzitě v Liberci, v laboratoři KOD, na přístroji SDL M021S (protokol: TP120306BA).

Jelikož je nutné ověřit a najít vhodné argumenty k tomu jak vysvětlit, proč a jak je pasivní klimatizované sedadlo činé a komfortnější, bylo navrženo další testování vzorků jak konvekční metodou, ale i nekonvenční metodou. Kromě měření prodyšnosti bylo navrženo měření odolnosti vůči vodním parám, jako konveční metoda. A jako nekonvenční metoda bylo stanoveno měření transferu vlhkosti v sedadle ve spolupráci s firmou PROSEAT.

C. VYHODNOCENÍ EXPERIMENTU

Vyhodnocení experimentu budou prezentovat naměřené hodnoty z testování, zda odpovídají požadovaným hodnotám, které jsou specifikované v zákaznické normě VW 50105 a zda hodnoty z nekonvenčního měření vykazují pozitivní výsledky. Dále bude slovně vyhodnoceno, zda uvedený experiment bude možné představit zákazníkům a bude se moci ukončit první fáze tohoto dlouhodobého vývoje, který nekončí tímto krokem, ale bude se stále vyvíjet a experimentovat, zda toto zkoumání přinese posun při zlepšování komfortu.

4.2. PROVEDENÍ EXPERIMENTU

Pro tento experiment byly vyrobeny 3 tkaniny ANNY 01, ANNY 01 3D a ANNY 02 3D. Rozdíly mezi jednotlivými materiály jsou následující:

ANNY 01 – standarní příze, upravená vazba, plamenná laminace s PUR-ether pěnou ANNY 01 3D - standarní příze, upravená vazba, hotmelt laminace s 3D

ANNY 02 3D – Antfresh příze , upravená vazba, hotmelt laminace s 3D

Výše uvedené vzorky byly odetkány, upraveny a laminovány na strojích za sériových podmínek a standardním nastavení.

4.2.1. ZÁKLADNÍ TESTOVÁNÍ V LABORATOŘI JCFS

Základní navržené testované parametry textilií, které je nutné ověřit dle specifikace VW 50105, jsou následující: plošná hmotnost, celková tloušťka, statické protažení, suchý zip, schopper, martindale, prodyšnost, hořlavost. V následujích protokolech jsou uvedeny naměřené výsledky.

Tab. č. 1 Laboratorní protokol s naměřenými výsledky vzorku ANNY 01

Naměřené výsledky v tabulce č.1 byly vyhodnoceny dle normy zákazníka a zkoumané hodnoty jsou v pořádku až na parametr statického protažení v útku, který je pod spodní hranicí tolerance. Ale jelikož to není zkoumaný parametr v následujích testech, můžeme považovat materiál ANNY 01 za způsobilý pro další testování. Zde je velmi dobře hodnocený výsledek prodyšnosti, který již ukazuje zlepšení o vice než 100 % než požaduje norma. Norma ma požadavek 75 l/ min/ 100cm². Naměřený výsledek vykazuje hodnotu 175 l/ min/cm².

Tab. č. 2 Laboratorní protokol s naměřenými výsledky vzorku ANNY 01 3D

Naměřené výsledky v tabulce č. 2 byly vyhodnoceny dle normy zákazníka a zkoumané hodnoty jsou v pořádku až na parametr statického protažení v útku, který je pod spodní hranicí tolerance. Ale jelikož se nejedná o zkoumaný parametr v následujích testech, můžeme považovat materiál ANNY 01 3D za způsobilý pro další testování. Zde je velmi dobře hodnocený výsledek prodyšnosti, který vychází na 252 l/ min/ 100cm² oproti základnímu požadavku 75 l/ min/cm², což je ještě vyšší než byla naměřena prodyšnost u vzorku ANNY 01.

Tab. č. 3 Laboratorní protokol s naměřenými výsledky vzorku ANNY 02 3D

Naměřené výsledky v tabulce č. 3 byly vyhodnoceny dle normy zákazníka a zkoumané hodnoty jsou v pořádku až na parametr statického protažení v útku, který je pod spodní hranicí tolerance. Ale jelikož se nejedná o zkoumaný parametr v následujích testech, můžeme považovat materiál ANNY 02 3D za způsobilý pro další testování. Zde je naměřená prodyšnost 230 l/ min/ 100cm² oproti základnímu požadavku 75 l/ min/cm².

Testování a vyhodnocení je prováděno v laboratoři JCFS, známými předepsanými postupy dle ISO či dle předepsaných prováděcích norem, tudíž se jedná o konveční metody testování.

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 25^oC, 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: 20^oC 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 23^oC a relativní vlhkosti 50%

• veškerý materiál je před zkouškou klimatizován po dobu min. 4 hodin

• figurína je nahřátá na 36^oC

• 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:

• čas ustálení teplot na sedáku tTS a opěře tTL [min]

• hodnota ustálené teploty sedáku T_S a opěry T_L [^oC]

• hodnota počáteční relativní vlhkosti sedáku HSS a opěry HSL [%]

• čas počátku poklesu relativní vlhkosti na sedáku t1HS a opěře t1HL [min]

• čas počátku strmého poklesu relativní vlhkosti na sedáku t_2HS a opěře t_2HL [min]

• relativní vlhkost na počátku strmého poklesu na sedáku H2S a opěry H2L [%]

• čas konce strmého poklesu relativní vlhkosti na sedáku t3HS a opěře t3HL [min]

• relativní vlhkost na konci strmého poklesu na sedáku H_3S a opěry H_3L [%]

• čas ustálení relativní vlhkosti na sedáku t_4HS a opěře t4HL [min]

• hodnota ustálené relativní vlhkosti sedáku HKS a opěry HKL [%]

• čas konce zkoušky na sedáku t_EHS a opěře t_EHL[min]

• hodnota relativní vlhkosti sedáku HES a opěry HEL [%] na konci zkoušky

Způsob vyhodnocení zkoušky:

Hodnotící číslo EZ udává pokles relativní vlhkosti v čase. Pro nemožnost dosazení 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