СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕПЛОЗАЩИТНЫХ СВОЙСТВ МАТЕРИАЛОВ И ПАКЕТОВ ОДЕЖДЫ Российский патент 2014 года по МПК G01N25/18 

Изобретение относится к текстильной и легкой промышленности.

Известен способ определения теплозащитных свойств материалов для одежды, основанный на принципе нестационарного теплового режима, в частности способ оценки теплозащитных свойств тканей и пакетов тканей [1], который заключается в одностороннем нагреве образца, обдуве его воздушным потоком с последующей регистрацией интегральных изменений температуры поверхности вдоль направления распространения тепла и оценке теплозащитных свойств. Для определения теплового сопротивления используют устройство, содержащее цилиндр из органического стекла, плоский нагреватель, термометр сопротивления, токоподводы. Принцип работы устройства заключается в следующем: термометром сопротивления, ориентированным в направлении распространения тепла, осуществляют измерение интегральных температур в двух областях: в эталонном образце и в исследуемом материале.

Однако данный способ не позволяет выполнять оценку теплозащитных свойств тканей, пакетов тканей в реальных условиях эксплуатации изделий из-за отсутствия мобильности и строго заданных условий проведения испытаний. Кроме того, к недостаткам способа можно отнести большой расход электроэнергии и низкую производительность.

Наиболее близкий к заявляемому техническому решению является способ определения теплозащитных свойств текстильных материалов [2], который характеризуется тем, что определяют скорость охлаждения нагретого тела, изолированного от окружающей среды испытываемым материалом. Для осуществления способа используют прибор для определения суммарного теплового сопротивления материалов для одежды ПТС-225, содержащий на передней крышке корпуса пластину с электронагревателем, текстолитовое кольцо для создания воздушной прослойки между пластиной и пробой; аэродинамическое устройство для создания воздушного потока определенной скорости и направления; термопару для определения температуры пластины и окружающего воздуха. Исследуемый образец закрепляют на пластине с помощью прижимного и игольчатого устройства. Нагревание пластины прибора с пробой производят до достижения перепада температур 60°C, после чего электронагреватель отключают от сети и включают вентилятор. Для выравнивания температурного поля пластину прибора охлаждают до перепада температур 55°C, после чего включают секундомер и фиксируют время охлаждения пластины до перепада температур 45°C.

Однако данный способ не позволяет получить запланированный нами технический результат, поскольку он не обеспечивает достоверность информации о теплозащитных свойствах, соответствующей реальным условиям эксплуатации изделий; сокращение затрат времени на подготовку и проведение испытаний; повышение мобильности и производительности проведения исследований; снижение расхода электроэнергии и стоимости проведения испытаний.

Задачей заявляемого изобретения является повышение объективности и эффективности проведения исследований по определению теплозащитных свойств материалов и пакетов одежды.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является получение достоверной информации о теплозащитных свойствах материалов, пакетов одежды в условиях, близких к эксплуатационным, при небольшой продолжительности испытаний и минимальных энергозатратах, а также возможность использования для определения теплозащитных свойств неразрушающим методом контроля при проведении экспертизы качества изделий.

Указанный технический результат достигают путем проведения испытаний на пробах из материалов и пакетов одежды, выполненных в виде прямоугольных конвертов. Размеры проб определяются размерами нагревательного устройства.

Устройство (фиг.1), осуществляющее данный способ, состоит из аккумулятора тепла 1 и прикрепленной к нему термопары 2. В качестве аккумулятора тепла используют гель в герметичной упаковке. Гель в силу своей консистенции наилучшим образом подходит для пакетов, имеющих заданную пространственную форму. К главным достоинствам устройства следует отнести доступность, мобильность, компактность, долговечность, простоту сборки и эксплуатации.

Определение теплозащитных свойств материалов и пакетов одежды осуществляют в заданном интервале температур 55-45°C следующим образом (фиг.2): нагретый до 60°C аккумулятор тепла с прикрепленной термопарой 1 помещают в теплозащитный пакет 2 и плотно запаковывают с помощью зажимов. Затем исследуемый объект 2 закрепляют на верхней планке стойки 3. Для выравнивания температурного поля аккумулятор охлаждают до температуры 55°C, после этого фиксируют время его охлаждения до температуры 45°C.

На фиг.3 показан заявляемый способ в оригинале.

Теплозащитные свойства материалов и пакетов одежды оценивают, рассчитывая суммарное тепловое сопротивление по формуле:

R_сум=S_пр·τ/c·m,

где R_сум - суммарное тепловое сопротивление (м²·К/Вт);

S_пр - площадь поверхности пробы, через которую совершается теплообмен (м²);

τ - время остывания аккумулятора в заданном интервале температур (сек);

с - удельная теплоемкость аккумулятора (Дж/кг·К);

m - масса аккумулятора (кг).

Удельная теплоемкость аккумулятора с=2000 Дж/(кг·К), масса m=0,15 кг.

В таблице приведены результаты исследования теплозащитных свойств материалов, пакетов одежды и меха, проведенные с использованием заявляемого способа. В качестве объектов исследования были выбраны пакеты одежды с различными объемными утеплителями, натуральный и искусственный мех.

Таблица Результаты исследований теплозащитных свойств материалов и пакетов одежды, полученные предлагаемым способом № Образец Площадь образца S_обр, (м²) Время остывания аккумулятора τ, (сек) Суммарное тепловое сопротивление R_сум, (м²·К/Вт) 1. Перопуховой пакет (масса наполнителя в отсеке 0,005 кг) 0,072 2700 0,65 2. Перопуховой пакет (масса наполнителя в отсеке 0,01 кг) 0,072 3600 0,86 3. Перопуховой пакет (масса наполнителя в отсеке 0,015 кг) 0,072 4800 1,15 4. Лиса, расшитая натуральной кожей 0,0396 4800 0,6 5. Кролик 0,0396 3300 0,45 6. Норка 0,0396 3600 0,45 7. Теплозащитный пакет с синтепоном 10 0,041 1400 0,38 8. Теплозащитный пакет с синтепоном 20 0,041 1800 0,49 9. Теплозащитный пакет с тинсулейтом 0,041 1500 0,45

Анализ приведенных в таблице данных подтверждает достоверность результатов, полученных предлагаемым способом.

Применение данного способа обеспечивает получение теплозащитных характеристик материалов, пакетов одежды в реальных условиях эксплуатации, при различных температурах, влажности воздуха и скорости ветра. Предлагаемый способ универсален, так как позволяет производить оценку теплозащитных свойств не только материалов и пакетов одежды, но и готовых изделий различной объемной формы и конфигурации без их разрушения для подготовки проб, например перчаток, рукавиц, головных уборов и т.п. Кроме того, доступность и невысокая стоимость комплектующих позволяет использовать несколько устройств одновременно, что существенно сокращает время проведения испытаний.

Источники информации

1. Пат. №2012875, Российская Федерация, МПК G01N 25/18. Способ оценки теплозащитных свойств тканей и пакетов тканей. Спирин Г.Г., Лаушкина Л.А., Логинов Ю.В., Молоков В.Л.; заявитель и патентообладатель Научно-производственный комплекс «ЦНИИШерсть». №4897367/25; заявл. 29.12.1990; опубл. 15.05.1994, 7 с.: ил.

2. ГОСТ 20489-75. Материалы для одежды. Метод определения суммарного теплового сопротивления. Введ. 1976.01.01. - М.: Изд-во стандартов, 1986, 12 с.

Изобретение относится к текстильной и легкой промышленности и может быть использовано для определения теплозащитных свойств материалов и пакетов одежды. Сущность изобретения заключается в измерении времени остывания аккумулятора тепла, помещенного внутрь материала, пакета одежды, в заданном интервале температур и определении суммарного теплового сопротивления образца. В качестве нагревательного элемента в предложенном решении используется аккумулятор тепла с теплоносителем в виде геля в герметичной упаковке. Технический результат - повышение достоверности оценки теплозащитных свойств не только материалов и пакетов одежды, но и готовых изделий различной объемной формы и конфигурации без их разрушения для подготовки проб. 1 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл.

1. Способ определения теплозащитных свойств материалов и пакетов одежды, заключающийся в измерении времени остывания нагревателя в заданном интервале температур, отличающийся тем, что для проведения испытаний текстильных материалов и пакетов из них в реальных условиях эксплуатации, в том числе при пониженных температурах, в качестве нагревательного элемента используется аккумулятор тепла с теплоносителем в виде геля в герметичной упаковке.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что для повышения достоверности, точности результатов и сокращения трудоемкости вычислений суммарное тепловое сопротивление рассчитывают по формуле:
R_сум=S_пр·τ/c·m,
где R_сум - суммарное тепловое сопротивление (м²·К/Вт);
S_пр - площадь поверхности пробы, через которую совершается теплообмен (м²);
τ - время остывания аккумулятора в заданном интервале температур (сек);
с - удельная теплоемкость аккумулятора (Дж/кг·К);
m - масса аккумулятора (кг).