II Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

ТЕПЛОЗАЩИТНЫЕ СВОЙСТВА ТКАНЕЙ

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Марков М.Л. 1

---

1МОУ СОШ № 17

Маркова Е.М. 1Зорина Н.В. 1

---

1ФГБОУ ВО УдГУ, МБОУ СОШ №17

Работа в формате PDF

312.6 KB

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителяСвидетельство руководителя

 Введение.

Одежда для человечества имеет множество значений. При взгляде на историю развития человеческой цивилизации мы увидим также эволюцию костюма человека. Каждая эпоха характеризуется своим своеобразным стилем. Для большинства исторических костюмов на первое место выходит его красочность и подчеркивание благосостояния владельца. И только в современном мире наряду с красотой одежды становится значимым ее практичность, удобство, соответствие гигиеническим требованием. Одной из гигиенических характеристик одежды является ее теплозащитное свойство. На современном этапе легкая промышленность создает огромное разнообразие тканей, многие из которых являются химическими, т.е. синтетическими или искусственными. Применение новшеств в мире тканей происходит наряду с натуральными тканями, хотя большинство из нас до сих пор предпочитает одежду из натуральных тканей. Целью нашей работы является оценка теплозащитных свойств тканей независимо от их происхождения. В соответствии с целью нами сформулированы следующие задачи: оценить теплозащитные свойства натуральных и синтетических тканей; оценить теплозащитные свойства разных видов верхней одежды.

Основная часть.

Обзор литературы.

Прежде чем приступить к проведению эксперимента мы ознакомились с исследованиями в области проектирования одежды. Нам удалось выявить, что вопросом теплозащитных свойств тканей занимаются разные институты и имеется ряд научных исследований, касающихся данной темы. Уровень теплозащиты одежды и обуви имеет огромное значение при создании комплекта одежды для жителей и людей, работающих в условиях крайнего севера, важно для создания сезонной одежды для умеренного климата, при этом имеет значение для какой именно категории людей проектируется та или одежда.

Теплозащитные свойства, характеризуют способность материалов для одежды предохранять организм человека как от лишних тепловых потерь в холодное время, так и от перегрева в жаркое время. Теплозащитные свойства зависят от теплопроводности волокон и нитей материалов, их плотности, толщины и отделки. Теплопередача через ткани одежды - сложный процесс, т. к. осуществляется разными путями: теплопроводностью, излучением, проведением паров влаги, выделяемой телом, конвекцией. Самое холодное, обладающее наибольшей теплопроводностью волокно - лен, самое теплое - шерсть. В формировании теплозащитных свойств материалов большую роль играет малоподвижный воздух, который является самым плохим проводником тепла. Количество малоподвижного воздуха в толще материала зависит от числа, строения и размера пор. Использование толстой пушистой пряжи, увеличение линейного заполнения ткани, применение многослойных переплетений, проведение в процессе отделки валки, ворсования увеличивают теплозащитные свойства тканей. Наиболее высокие показатели теплозащитных свойств имеют толстые плотные шерстяные ткани с начесом, шерстяные ватины, натуральный длинноворсовый мех (1, 2 ,3).

Методика

Обзор литературы позволил нам выявить, что подбор тканей для создания одежды проводится эмпирически, т.е. опытным путем. В изученной литературе приведены методы изучения теплозащитных свойств тканей, но они пригодны для серьезных лабораторных испытаний, поэтому нами предложен свой метод оценки теплозащитных свойств тканей, основанный на принципах, рассмотренных в изученной литературе. Главное, это создать систему, в которой нагретое тело будет терять тепло в исследуемых условиях. Мы взяли за основу стеклянные банки объемом 400 мл, заполненные горячей водой (44-46 ^◦С), одна из которых являлась контролем, другая оборачивалась исследуемой тканью. Измерение температуры проводилось с помощью бытового термометра для воды. Для достоверности результатов, в каждой банке находился свой термометр. Продолжительность эксперимента была выбрана эмпирически, измерение температуры проводили каждые 10 минут в течение часа. Более длительные наблюдения не давали ярких результатов, изначальная цель дождаться равновесной с окружающей средой температуры в контрольной банке затягивалась на несколько часов, т.е. вода сохраняла долго температуру более высокую, чем температура воздуха в помещении. Поэтому продолжительность каждого эксперимента составила 1 час. В случае сомнений правильного хода эксперимента, нами проводились повторные исследования. Общая кратность эксперимента составила 2 опыта с одним видом исследуемой ткани. Нами исследованы натуральные ткани: хлопчатобумажная, шелковая, шерстяная, исследована химическая ткань: флисс, проведены исследования с тканями разной толщины, имеющими одно происхождение, они обозначены: хлопок тонкий и хлопок толстый, проведены исследования теплозащитных свойств нескольких видов верхней одежды: плащ, демисезонная куртка, пальто, дубленка. Результаты исследований представлены далее.

Результаты исследований

Исследования проведены в соответствии с разработанной методикой. Реальные температурные показания приведены в приложении 1. Для того, чтобы оценить каков уровень теплозащиты разных видов тканей в ходе анализа результатов исследований мы рассматривали не реально полученные температурные показатели, а их изменения в ходе эксперимента. Так в таблице 1 показаны изменения температурных данных в течение часа.

Таблица 1

Изменение температуры воды в ходе эксперимента с разными видами тканей в течение часа, ^оС.

По полученным данным видно, что наибольшие потери тепла происходили в опыте с использованием шелковой ткани, за каждый 10-минутный отрезок происходило снижение температуры воды на 3 ^оС, потери тепла в опыте с тканью флисс составили 1 ^оС за каждый 10-минутный отрезок времени, для верхней одежды во всех вариантах опыта мы отмечаем сохранение начальных показателей температуры в течение первых 20 минут эксперимента.

На рис. 1 отображен ход изменения температурных показателей. Начальные показатели температуры для большинства опытов составили 44 ^оС, только в случае с шелковой тканью (шелк) эксперимент был начат при более высоких показаниях температуры. У большинства представленных на рисунке графиков изменения температур мы видим одновершинные кривые, т.е. наблюдается резкое снижение температуры до определенного уровня, а дальнейшее понижение температуры происходит плавно. Только для шелковой ткани (шелк) как уже отмечали ранее, изменение температуры происходит с интервалом 3 ^оС, для других видов тканей такой интервал составляет 1 ^оС. На рис. 1 также видно, что за время эксперимента в вариантах опыта с использованием шерстяной (шерсть) и шелковой (шелк) ткани снижение температуры происходит до 32 ^оС, в варианте с флиссом и хлопчатобумажной тканью (хлопок тонкий) температура за время эксперимента снижается незначительно и составляет 38 ^оС на конец эксперимента.

Рис. 1. Динамика изменения температуры воды в опытах с разными видами тканей.

На рис. 2 нами отображены результаты изменения температуры к концу эксперимента. По сравнению с контролем мы видим, что любой вид ткани предотвращает потери тепла, но самый высокий уровень теплозащиты в результате исследований нами отмечен для натуральной ткани: хлопчатобумажной (хлопок толстый) и химической ткани: флисс. Обе эти ткани характеризуются рыхлым переплетением волокон, между которыми находятся молекулы воздуха. Для воздуха исследователями отмечается низкая теплопроводность, поэтому эти виды тканей по результатам наших исследований имеют более высокий уровень теплозащиты.

Рис. 2. Изменения температуры воды к концу эксперимента для разных видов ткани.

В опытах по оценке верхней одежды на теплозащитные свойства нами получены следующие результаты. Для таких видов верхней одежды, как пальто, дубленка, плащ мы отметили резкое понижение температуры через 20 минут эксперимента, в опыте с курткой мы отмечаем, что понижение температуры воды начинается после 30 минут эксперимента и в дальнейшем изменение показателя происходит медленно (таблица 1).

Рис. 3. Динамика изменения температуры воды в опытах с разными видами верхней одежды.

На рис. 3 видно, что интенсивность снижения температуры для разных видов верхней одежды отличается. Высокие темпы теплопотери характерны для дубленки. Для таких видов верхней одежды, как плащ и пальто после начального резкого понижения температуры, происходит стабилизация изменения температуры и в дальнейшем она снижается плавно. Для куртки мы отмечаем, что первоначальный уровень температуры сохраняется некоторое время, в дальнейшем температура меняется незначительно по сравнению с другими видами верхней одежды. На рисунке 4 в вариантах опыта с разными видами верхней одежды отображены результаты изменения температуры на конец времени эксперимента. По сравнению с контролем мы видим, что любой вид верхней одежды сохраняет тепло, но самый высокий уровень теплозащиты в результате исследований нами отмечен для куртки из химических видов ткани. Весьма интересным получился результат эксперимента с дублёнкой, в опыте с ней темпы теплопотери оказались выше, чем даже в опыте с демисезонной одеждой – плащом.

Рис. 4. Изменения температуры воды к концу эксперимента для разных видов верхней одежды.

Заключение

Таким образом, в результате проведенных исследований мы выявили, что теплозащитные свойства тканей зависят от многих показателей. Одним из таких показателей является тип волокна, хлопковые и шелковые ткани имеют низкий уровень теплозащиты, шерсть и исследованная химическая ткань имеют более высокие показатели теплозащиты. Нами выявлена зависимость теплозащитных свойств тканей от их толщины.

Исследование разных видов верхней одежды показало, что применение современных химических тканей более целесообразно, так как они обеспечивают высокий уровень комфортности в условиях низких температур, при этом они не сковывают движения тяжеловесностью одежды.

Нами было изучено только одно из свойств тканей. При выборе же вида ткани для создания одежды ориентируются на комплекс свойств, поэтому в перспективе мы планируем разработать простые методы для оценки других свойств.

Список использованной литературы

1. Назарова М.В., Бойко С.Ю. Исследование теплозащитных свойств неразрезной двухполотнойодноворсовой ткани // Современные проблемы науки и образования. – 2009. – № 5 – С. 113-117.

2. Савостицкий Н.А., Амирова Э.К., Материаловедение швейного производства, Ростов-на-Дону, Феникс, 2002.

3. Терминологический словарь одежды. Орленко Л.В., 1996.

Приложение 1

Экспериментальные данные.

15