Badania termoizolacyjności odzieży wielowarstwowej za pomocą termografii oraz metody elementów skończonych

The article concerns the wide issue which is thermal comfort. In the paper investigations on the textile thermal insulation problem are presented. Materials tested were multi-layer systems with potential application in uniforms addressed to firefighters. Thermal insulation was tested both experimentally (using a thermal imaging camera) and by modelling (by means of simulations of heat transfer phenomena on 3-D models of real textiles). The materials investigated were constructed with the following raw materials: Kevlar, Nomex, ePTFE, PU and carbon fiber. Textiles with a comparable geometric structure and similar composition were tested for their thermal insulation. In the experimental part temperature, the change in specific constant ambient conditions was obtained using a thermal imaging camera. In the simulation part 3-D models of actual textiles were designed and the temperature change was calculated on the basis simulations of the real experiment performed . For each multi-layer system two models were designed, with varying degree of mapping the structure of the yarn in the fabrics. The main goal of the work was experimental verification of both models. As a result of the simulation performed on a model characterised by a more accurate mapping of the yarn structure, comparable results were obtained with experimental data and a strong relationship of thermal insulation textiles from the composition of raw materials and the geometric structure was confirmed.Artykuł dotyczy szeroko pojętego problemu jakim jest komfort cieplny. W pracy zostały przedstawione wyniki badań dotyczące termoizolacyjności tekstyliów. Przedmiotem analiz były układy wielowarstwowe (składające się z tkanin, włóknin i folii) o potencjalnym zastosowaniu w odzieży ochronnej przeznaczonej dla straży pożarnej. Termoizolacyjność materiałów została przebadana zarówno eksperymentalnie (za pomocą kamery termowizyjnej) jak i teoretycznie (w wyniku symulacji zjawiska transportu ciepła przeprowadzonych na trójwymiarowych modelach rzeczywistych tekstyliów). Przeanalizowane układy tekstylne (wykonane z następujących surowców: Kevlar, Nomex, ePTFE, PU, włókno węglowe) charakteryzowały się porównywalnym składem oraz strukturą geometryczną. W części eksperymentalnej dla wszystkich układów został wyznaczony gradient temperatury w ściśle określonych stałych warunkach otoczenia. W części teoretycznej gradient temperatury został obliczony na podstawie symulacji rzeczywistego eksperymentu. Dla każdego układu zostały zaprojektowane dwa modele, o różnym stopniu odwzorowania struktury przędzy w tkaninach. Głównym celem pracy była weryfikacja eksperymentalna obu modeli. W wyniku symulacji przeprowadzonych na modelu charakteryzującym się dokładniejszym odwzorowaniem struktury przędzy zostały otrzymane rezultaty porównywalne z danymi eksperymentalnymi i potwierdziły silny związek termoizolacyjności tekstyliów z ich składem surowcowym oraz strukturą geometryczną

Assessment of biophysical comfort created by textiles using sweeting, thermally insulated hot plate and thermal manikin

Uwzględniając obecny rozwój inżynierii materiałowej, również w obszarze włókiennictwa, dostępność zróżnicowanych pod względem właściwości pakietów odzieżowych oraz rozwijające się zapotrzebowanie na odzież specjalnego przeznaczenia, pojawia się konieczność oceny komfortu biofizycznego kreowanego przez te wyroby. Ocena taka jest prowadzona na różnych etapach projektowania i produkcji. Niniejsza publikacja prezentuje porównanie wartości oporu cieplnego dla tkanin oraz izolacyjności cieplnej odzieży wytworzonej z tych tkanin. Tkaniny badano stosując metodykę zapisaną w normie PN-EN ISO 11092:2014-11, z wykorzystaniem metody pocącej się zaizolowanej cieplnie płyty, zaś ocenę izolacyjności cieplnej prowadzono w oparciu o normę PN-EN ISO 15831:2006 z zastosowaniem manekina termicznego NEWTON.Taking into account the current development of materials engineering, also in the field of textile industry, the availability of clothing packages with different properties in terms of properties and the growing demand for special-purpose clothing, there is a need to assess the biophysical comfort created by these products. This assessment is carried out at various stages of design and production. This publication presents a comparison of thermal resistance values for fabrics and thermal insulation of clothing made from these fabrics. The fabrics were tested using the methodology described in the PN-EN ISO 11092: 2014-11 standard, using the method of a heat-insulated thermal plate, and the assessment of thermal insulation was based on the PN-EN ISO 15831: 2006 standard using the NEWTON thermal manikin. Presented tests were done using three woven fabrics, differentiated by surface mass and the male shirts made from these wovens. Obtained results independently on similarities between measurements shows no correlation. It is assumed that the reason for the lack of correlation is the varied adaptation of the samples to the measurement system that occurs in both tests. This work is the introduction to further research

Modelling and thermography measurements of thermal properties of nonwoven

Abstract By means of a thermography method we studied the thermal parameters of nonwovens manufactured from hemp fibres, chemical fibres and with an addition of electrically conducting fibres. In textile, such investigations using the thermo wave method was applied for the first time

Wpływ stabilizacji skrętu sznurków rolniczych na ich właściwości strukturalne i fizyczne

A production technology for agricultural biodegradable strings composed of polylactide (PLA) staple fibres was developed that uses the ring spinning method. During complete relaxation, strings with an unbalanced twist tend to detwist because of torque, which can be eliminated by thermal stabilisation. This study assessed the effects of fibre twist stabilisation on the PLA crystalline structure and also analysed the effect of those crystalline structure changes on strength. In addition, some strings were dyed a dark colour to analyse the effect of dyeing on the structural and physical properties. Dyeing at 80 - 90 ºC with a TERASIL Schwarz B, dyeing with a TERASIL Schwarz W-NS without a carrier and stabilising undyed strings in water at 80 ºC resulted in considerable reduction in unbalanced twist while maintaining a reasonable tenacity of 10 cN/tex. The quality of the strings processed met the requirements for application in horticulture.W ramach realizacji projektu badawczego Biogratex opracowano technologię wytwarzania rolniczych sznurków biodegradowalnych z włókien PLA. Jego właściwości fizyczne dopasowane są do trudnych warunków panujących na polu i w szklarni. Sznurek charakteryzuje się, między innymi, miękkością w dotyku przez co staje się przyjazny dla roślin. Istotnym osiągnięciem jest opracowanie metod barwienia sznurków z włókien PLA i ocena wpływu warunków barwienia na strukturę polimeru oraz właściwości użytkowe sznurków

Wpływ struktury kompozytów z udziałem nanowłókien na ich właściwości wytrzymałościowe

In this work, preliminary investigations on the influence of the structure of nanofibre based composites on their strength properties were made. As a 'matrix' material, needle punched nonwoven from classical polypropylene fibres was used. Polyamide 6.6 nanofibres electrospun directly onto 'matrix' nonwoven were used as a reinforcement. In order to obtain composites, the nanofibre/'matrix' multilayer structures of different architecture but with the same weight percentage of nanofibres were pressed. On the basis of the investigations realised, it was found that collecting the nanofibres spun in the electrospinning process directly onto the 'matrix' nonwoven is more advantageous than transferring the layer of nanofibres from the collector onto the nonwoven. The tensile test indicates the influence of the composite structure on its strength properties. The composite obtained from the multilayer structure consisted of two thin layers of nanofibres uniformly arranged between the layers of 'matrix' nonwoven, characterized by a higher value of tensile stress and Young's modulus than a composite based on one thicker layer of nanofibres. From the results comes that the use of a higher number of nanofibre layers between the layers of 'matrix' nonwoven gives a more uniform arrangement of nanofibres in the composite space, favouring more the precise wetting of nanofibres by the matrix.Przedstawiono sposób formowania płaskich wyrobów włókienniczych zawierających warstwę nanowłókien oraz wstępną analizę wpływu struktury ułożenia warstw nanowłókien i włókniny "osnowowej" w pakiecie na właściwości wytrzymałościowe kompozytu termoplastycznego. Materiał osnowowy stanowiła włóknina igłowana ze standardowych włókien PP. Wzmocnienie stanowiły nanowłókna PA 6.6 wytwarzane w procesie elektroprzędzenia bezpośrednio na włókninę osnowową. Warstwy tworzyły pakiety zawierające procentowo taki sam udział wagowy nanowłókien, ale różnie rozmieszczone w przestrzeni pakietu. Na podstawie przeprowadzonych doświadczeń stwierdzono, że odbiór nanowłókien bezpośrednio na włókninę przeznaczoną na osnowę kompozytu jest znacznie korzystniejszy niż przenoszenie warstwy nanowłókien z kolektora na tę włókninę. W wyniku sprasowania pakietów w prasie hydraulicznej otrzymano gotowe kompozyty. Średnie wartości naprężenia maksymalnego i modułu Younga wyraźnie wykazują znaczny wpływ struktury kompozytu na jego właściwości wytrzymałościowe. Kompozyt ze struktury zawierającej dwie cieńsze warstwy nanowłókien równomiernie rozmieszczone pomiędzy warstwami włókniny, wykazuje większe naprężenie zrywające niż kompozyt na bazie jednej grubszej warstwy nanowłókien. Rezultat taki wskazuje, że użycie większej liczby warstw nanowłókien przedzielonych warstwami włókniny, daje bardziej równomierny rozkład nanowłókien w objętości kompozytu, a więc sprzyja dokładniejszemu ich zwilżaniu poprzez osnowę

Określenie wpływu temperatury formowania na właściwości włóknin spun-bonded wytworzonych z PBSA

This article presents the influence of the formation temperature of nonwovens from biodegradable aliphatic polyesters (trade name Bionolle) on their structure and mechanical properties. Nonwovens were produced by spun-bonded technique at a laboratory installation at IBWCh, changing one of the process parameters i.e. the temperature of the polymer. Basic parameters of the polymer were evaluated in order to determine the spun-bonded process condition. Phase transition temperature - glass transition temperature (Tg), -melting point (Tm) and mass flow index (MFI)were assessed. The effect of manufacturing conditions on the properties of the nonwovens obtained was identified on the basis of the analysis of their mechanical parameters, the sorption rate, crystallinity and compost biodegradation rate. It has been shown that 238 °C is the best formation temperature to produce nonwovens with good mechanical properties and at the same time accessible biodegrability.W artykule przedstawiono badania wpływu temperatury formowania na właściwości mechaniczne i strukturę włóknin otrzymywanych z biodegradowalnego poliestru alifatycznego (nazwa handlowa Bionolle). Włókniny wyprodukowano metodą spun-bonded na instalacji laboratoryjnej IBWCh. Ocenione zostały podstawowe parametry polimeru, które służyły do określenia warunków formowania włóknin, są to między innymi temperatury przemian fazowych: temperatura zeszklenia (Tg), temperatura topnienia (Tm) i masowy indeks płynięcia (MFI). Wpływ warunków wytwarzania na właściwości włóknin został określony na podstawie analizy ich parametrów mechanicznych, szybkości sorpcji, krystaliczności i biodegradacji w środowisku kompostowym. Wykazano, że temperatura wytwarzania włóknin 238 °C pozwala na produkcję włóknin o dobrych właściwościach mechanicznych

Drukowane tekstylia o właściwościach sensorycznych na bodziec chemiczny

In this study the authors proposed the introduction of chemical sensors directly on textile surfaces in the form of conductive transmission parts using the screen-printing technique. A liquid vapour-sensitive, printing surface made with the use of multi-walled carbon nanotubes was also evaluated. Carbon nanotubes show effective chemo-sensory properties because the chemical agent leads to changes in electrical conductivity. The research concerned the assessment of sensor efficiency for chemical incentives in the form of selected fluids and their vapours. The best sensory properties were observed for polar vapour at a level of relative resistance over 40%. In the case of vapours of non-polar fluids the sensory reaction of the printed fabrics is much weaker – at a level of relative resistance of about 25%. The printed textile backings subjected to the influence of a fluid show an immediate reaction, while in the case of fluid vapour the reaction occurs after a few seconds. Detection of the presence of dangerous chemical agents such as organic liquids and their vapour is possible by means of a structure composed of sensors.Autorzy proponują wprowadzenie czujników chemicznych (chemical sensor) bezpośrednio na powierzchni wyrobów tekstylnych w postaci ścieżek elektroprzewodzących techniką sitodruku. Oceniano czułość zadrukowanych podłoży tekstylnych kompozycją atramentową na bazie nanorurek węglowych na bodziec chemiczny w postaci cieczy i ich par. Nanorurki węglowe wykazują właściwości chemo – sensoryczne, ponieważ czynnik chemiczny powoduje zmiany ich rezystancji elektrycznej. Badania skuteczności działania czujników dla bodźce chemiczne prowadzone były dla wybranych cieczy oraz ich par. Najlepsze własności sensoryczne uzyskano dla par cieczy polarny - na poziomie Rrel ponad 40%. W przypadku oparów cieczy niepolarnych czułość sensoryczna zadrukowanych tkanin była znacznie słabsza - na poziomie Rrel około 25%.Zadrukowane podłoża tekstylne, wykazują natychmiastową reakcję na bodziec chemiczny w postaci cieczy, zaś w przypadku oparów cieczy, reakcja następuje po upływie kilku sekund. Wykrywanie obecności niebezpiecznych środków chemicznych, takich jak ciecze organiczne oraz ich pary jest możliwe dzięki prawidłowej konstrukcji wytworzonych czujników

Wytworzenie sensora oddechu metodą druku filmowego

This paper presents a method of screen-printing a conductive carbon nanotube printing paste onto textile substrates to prepare textronic strain sensors for measuring breathing rate. Screen-printed sensors can be integrated with garments after construction and do not require significant modification of the construction process. Personalisation of the garment is used to optimize sensor placement for improved measurement accuracy. Changes in the electrical resistance of the sensor as a result of changes in strain are detected and used to determine the breathing rate.W artykule przedstawiono metodę wytwarzania tensometrycznego czujnika tekstronicznego do pomiaru częstości oddychania w spersonalizowanej odzieży. Czujnik został wykonany metodą druku filmowego na bazie wielościennych nanorurek węglowych. Druk filmowy został naniesiony na spersonalizowane koszulki, charakteryzujące się odpowiednią budową i naciskiem do ciała badanej osoby. Personalizacja odzieży służy optymalizacji umiejscowienia czujnika ukierunkowanej na dokładność pomiaru. W artykule przedstawiono zmiany oporności elektrycznej czujnika w wyniku zmiany odkształcenia klatki piersiowej w czasie oddychania

Nowa metoda wytwarzania biodegradowalnych materiałów medycznych charakteryzujących się wysokorozwiniętą strukturą porowatą

This study addresses the preparation of biodegradable and highly porous materials with the chemical purity required for medical materials. The solution method for producing porous structures with table salt was modified through the application of plasticisers in the technological process. In this paper the term medical materials includes dressing and implantable materials as well as scaffolds for tissue culture. A new method is proposed using polymers such as poly(D,L-lactide) and dibutyrylchitin to produce porous structures with enhanced absorption properties.Przedmiotem prezentowanych badań było wytworzenie biodegradowalnych wysoko-porowatych pianek o czystości chemicznej charakterystycznej dla materiałów medycznych. Zaproponowano modyfikację metody roztworowej produkcji pianek przy użyciu soli kuchennej poprzez dodatkowe zastosowanie plastyfikatorów w procesie technologicznym. Zaproponowana metoda dotyczy wytwarzania wyrobów z poli (D,L – laktydu) i polimerów bioaktywnych, np. dibutyrylochityny a celem jej opracowania było wytworzenie materiałów o podwyższonych właściwościach sorpcyjnych. Dodatek NaCl w ilości nie mniejszej niż 100% oraz gliceryny w ilości 5% w stosunku do masy roztworów polimerowych z 10%PLA4060D, 10%DBC lub 5%PLA/DBC powoduje wzrost adsorpcji wody i soli fizjologicznej o ponad 10 g/g w stosunku do pianek formowanych z użyciem wyłącznie soli. W przypadku pianek z mieszaniny PLA/DBC zawartość soli musi być większa niż 100%, w przeciwnym wypadku następuje rozwarstwienie pianek. Wprowadzenie do układu 50%wt dibutyrylochityny skutkuje obniżeniem pH do poziomu 6,36, co jest korzystne z punktu widzenia biozgodności materiałów i sprzyja tworzeniu korzystniejszych warunków dla procesu gojenia się rany

Wpływ parametrów procesu wtryskiwania na właściwości fizyczne, chemiczne i mechaniczne polilaktydu (PLA)

Purpose: The aim of this paper was to assess the influence of parameters of the injection moulding process on changes in selected physiochemical properties and performance of parts made from PLA. Materials/Methods: 6201D trade polylactide by NatureWorks was used for the tests. Before the tests, the plastic was dried according to the manufacturer’s recommendations, and then injected by means of a Borche BS60 injection moulding machine. The process of injection was carried out at excessively high or excessively low process parameters. The obtained samples were subjected to tensile testing; then, their physiochemical properties were assessed by means of DSC, TGA and GPC. Results: The obtained test results indicate that parameters of the injection moulding process have an impact on the characteristics of parts made from PTA, such as: tensile strength, molecular mass, the degree of crystallinity, and time of degradation. Conclusions: The influence of the parameters of the injection moulding process on the changes of, among others, molecular mass, the degree of crystallinity and mechanical properties of PLA were observed. The obtained research results show that there exists a relationship between the parameters of the injection moulding process and molecular mass, the degree of crystallinity, and mechanical properties of parts made from polylactide. Considering that a change in molecular mass has an impact on the rate of PLA degradation, it is possible to control time of degradation, through the control of parameters of the injection moulding process.W pracy przedstawiono wyniki badań wpływu parametrów procesu wtryskiwania na właściwości fizyczne, chemiczne i mechaniczne wyrobów z PLA. W badaniach stosowano handlowy polilaktyd 6201D firmy NatureWorks. Materiał był suszony zgodnie z zaleceniami producenta. Proces wtryskiwania wykonano za pomocą wtryskarki Borche BS60. Zrealizowany był dla jego dopuszczalnych maksymalnych i minimalnych parametrów. Dla wytworzonego materiału określono właściwości mechaniczne w próbie statycznej rozciągania oraz właściwości fizyczne i chemiczne metodami DSC, TGA i GPC. Analiza uzyskanych wyników badań wskazuje na wpływ parametrów procesu wtryskiwania na: wytrzymałość na rozciąganie, masę cząsteczkową, stopień krystaliczności, temperaturę rozpadu. Ustalono stopień korelacji pomiędzy parametrami procesu wtryskiwania a masą cząsteczkową, stopniem krystalizacji oraz właściwościami mechanicznymi wyrobów. Stwierdzono, że zmiana masy cząsteczkowej ma wpływ na kinetykę rozpadu polilaktydu PLA. Istnieje więc możliwość kontrolowanego sterowania czasem rozpadu PLA, poprzez sterowanie parametrami procesu wtryskiwania