Владимир (qtk) wrote in valatcuga_by,
Владимир
qtk
valatcuga_by

Пара слов об утеплителях.

Все современные утеплители под всевозможными торговыми марками в 98% случаев изготовлены из химического вещества лавсана (полиэтилентерефталата, полиэфира, ПЭТФ – что кому нравится). Поэтому сравнивая утеплители необходимо отталкиваться от физических и механических свойств лавсана.

То, что в спальнике, куртке итд греет воздух (а если быть шибко вумным, то не греет а препятствует передаче тепла от тела во внешнюю среду за счет малой теплопроводности), заключенный между двумя оболочками из ткани знают все. Следовательно лучшим является утеплитель, который при минимальной плотности и соответственно массе способен удержать оболочки изделия на определенном расстоянии друг от друга и препятствовать перемешиванию воздуха внутри оболочек. То есть он должен состоять из упругих и тонких волокон. Чем тоньше волокно, при равной плотности утеплителя, тем плотнее структура утеплителя и соответственно хуже циркуляция воздуха. Упругость достигается завивкой волокон в спираль (пружину).

Из выше сказанного следует, что у хорошего утеплителя
1. максимально тонкое волокно
2. волокна завиты в спираль


Существуют три способа скрепления волокон утеплителя между собой: склеивание клеями (всякими разными), термосоеденение при нагревании (т.н. термосклейка), и механическое спутывание волокон.

Клеевое соединение в конце концов развалится, от нагрузок, воды, стирки утеплитель или собьется в комки, или сплющится (пример синтепон, самое первое поколение синтетических утеплителей). Термосклейка тоже недолговечна, тк площадь контакта квадратные доли микрона, количество молекулярных связей мало, а нагрузки колоссальные. Вторая неприятность от склейки, что клеевой, что термо, следующая: теплопроводность воздуха при t °C от -53 до +17 0,019 - 0,0225 Вт/(м•К). Теплопроводность лавсана (полиэтилентерефталата) при t °C +20 0.21 - 0.28 Вт/(м•К). У клеев термопроводность наверняка таких же порядков. При склейке волокон образуются непрерывные мостики холода от внутренней оболочки к внешней с теплопроводностью в десять раз больше чем у воздуха. То есть склеенный утеплитель при всех равных показателях (плотность, толщина волокна итд) с несклеенным, с точки зрения термодинамики, по определению не может быть лучше. Спутывание наиболее эффективнее, ломаться нечему, мостиков холода нет, но и дороже – технология должна обеспечивать невозможность миграции волокон относительно друг друга и сквозь внешние оболочки.
http://www.calc.ru/609.html
http://plastmassy.webzone.ru/1992/ar_1992_1_Sabsai.htm

Из выше сказанного следует, что у хорошего утеплителя
3. волокна соединены механически, с помощью спутывания (возможно есть технический термин, но я его не знаю) и чем больше точек переплетения тем лучше.


Прим. Новейшая технология спутывания волокон - с помощью струи воды. Достаточно дорогостоящая, но позволяющая очень качественно спутать очень тонкие волокна, на порядок тоньше, чем используются в настоящее время.

Для облегчения волокно производят пустотелым. С одним или несколькими каналами. Что позволяет при тех же механических и физических свойствах и экономить материал и производить утеплитель меньшей удельной плотности и следовательно легче.

Прим. Распространенное объяснение по поводу того, что утеплитель с пустотелым волокном, за счет того, что в волокне находится дополнительное количество воздуха, теплее является бредовым. Об этом ниже.

Плотность лавсана (химического вещества) 1400-1250 кг/м3, примем среднюю за 1300 кг/м3.
Плотность утеплителя (полотна) от 150 до 300 г/м2., рассмотрим утеплитель плотностью 200 г/м2, он имеет толщину, предположим, 4 см. Значит его плотность будет 5 кг/м3.
В этом утеплителе в 1м3 собственно лавсана 3846 см3. Сплошные лавсановые волокна имеют линейную плотность от 0,4 до 2,0 Тэкс. Возьмем среднее значение 0,3 Тэкс.

Рассмотрим два волокна одинакового диаметра – одно цельнее, другое пустоелое. 3846 см3 (массой 5 кг) цельного волокна при линейной плотности 0,3 Тэкс будут иметь длину 500000000 см. Диаметр волокна будет 0,003 см.
d=2*корень кв. из V/hπ
V=3846 cm3
h=500000000 cm
d=0.003 cm

Теперь просчитаем обратную задачу. Предположим, что в волокне диаметром 0,003 см есть отверстие диаметром 0,0015 см (или несколько отверстий в сумме такой же площади). Объем внутренней полости будет 883 см3, а масса пустотелого волокна в 1 м3 будет на 1,148 кг меньше чем целого такого же диаметра.

При одинаковом диаметре волокон в 1 м3 пустотелого утеплителя инертного воздуха заключенного внутри волокон (который стопроцентно не участвует в конвекции тепла) 883см3 и 996154см3 заключенного между тканевыми оболочками. Т.е. в пустотелый утеплитель содержит воздуха всего на 0,9% больше. Можно ли почувствовать эту разницу? А вот масса утеплителя на 23% меньше. Это уже солидно и чувствительно.

Из выше сказанного следует, что у хорошего утеплителя
4. волокна пустотелые


Все сказанное выше касалось конструктивных и технологических свойств утеплителей.

На какие параметры необходимо обращать внимание выбирая спальник или теплую одежду.

Важное прим. Очень часто в целях запудрить мозги потребителю и сразить его цифрами, описывающими волшебные свойства материалов, производители и продавцы применяют (по отношению к утеплителям) следующий финт. Приводят данные испытаний голого утеплителя. Но свойства изделия зависят и от характеристик материалов, которые окружают утеплитель, т.е. оболочки (это называется пакетом: внешний слой (ткань) - слой утеплителя- слой подкладки). Поэтому оценивая характеристики приведенные ниже, всегда необходимо уточнять к чему относятся цифры испытаний к пакету или к голому утеплителю. Все приведенные ниже цифры относятся к пакету.

1. Сминаемоесть.
Под нагрузкой волокна утеплителей сминаются. Тест проводится эталонным образцом. У качественных утеплителей эта величина сминаемости составляет 10-15%.

2. Степень восстановления первоначальной формы после деформации (свойство упругости). У качественных утеплителей после снятия нагрузки восстанавливление первоначальной формы происходит на 100%.

3. Средний коэффициент воздухопроницаемости
У качественных утеплителей эта величина должна быть не менее 100 дм3/м2с (у лучших образцов коэффициент составляет 120 и более дм3/м2с). Стирки существенно снижают этот показатель (у многих утеплителей до 50% после 2-й стирки).

4. Испытания на интенсивную сушку.
Расстояние, при котором после полного высыхания утеплителя, начинается термодеструкция, при выделении тепла панелью, эквивалентного теплу, выделяемому тлеющими углями кладки березовых дров объемом 0,5 м3.
У качественных утеплителей этот параметр должен быть не более 0,55 м.

5. Коэффициент теплопроводности.
Коэффициент теплопроводности воздуха, лучшего теплоизолятора, составляет при 0,0259 Вт/м°K при 20°C, у качественных утеплителей этот коэффициент в пределах 0,029-0,032 Вт/м°K.

6. Влагоемкостные свойства.
Характеристика способности удерживать воду поле полного погружения в воду и стекания воды без отжима утеплителя. У качественных утеплителей влагоемкость не более 40%.

7. Суммарное тепловое сопротивление
Рекомендуемые параметры для спальников.
Лето (1 сезон) 0,4 м кв.°K /Вт=4 Tog=2,5 Clo
Весна (2 сезона) 0,6 м кв.°K /Вт=6 Tog=4,0 Clo
3 сезона 0,9 м кв.°K /Вт=9 Tog=6,0 Clo
Зима (4 сезона) 1,0 м кв.°K /Вт=10 Tog=6,5 Clo
Горный туризм 1,2 м кв.°K /Вт=12 Tog=8,0 Clo
Полярные экспедиции 1,55 м кв.°K /Вт=15,5 Tog=10,0 Clo

Суммарное тепловое сопротивление измеряется в м кв.°K /Вт. Применяются так же величины Clo и Tog.
1 Tog = 0,1 м2 К/Вт = 0,645 Clo
1 Clo = 0,155 м2 К/Вт = 1,550 Tog.

Рекомендации по одежде можно почитать здесь
Несколько слов о теории температурных стандартов для спальных мешков
(То же в html версии)

© QTK 2005-2007

Subscribe
  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 1 comment