08. sportovní textilie

Oděvy pro sport a volný čas
Jana Drašarová
Funkce
úroveň aktivity
 rekreační
• optimalizace komfortu
a zlepšení relaxace
• ochrana proti počasí
 vrcholová
• zlepšení sportovního
výkonu
NÁZEV PREZENTACE | DATUM
Komfort
•
•
•
=
Pohodlí
stav (organizmus a jeho funkce v optimálním stavu)
absence bolestivých nebo negativních vjemů
oděv tvoří prostředí – lze setrvat a pohodlně konat
činnost
teplota
relativní vlhkost
rychlost vzduchu
obsah CO2
absence vlhkosti
NÁZEV PREZENTACE | DATUM
33 - 35 °C
50  10 %
25  10 cms -1
do 0,07%
Komfort
Psychologický – individualita, klima, geografie, sociální hledisko
(zvyky, tradice, náboženství, móda)
Funkční
a) senzorický – omak (splývavost, tloušťka, stlačitelnost,
měkkost, plošná hmotnost), vzhled, schopnost absorbovat a
transportovat plynnou nebo kapalnou vlhkost
b) patofyziologický – reakce na chemické složení textilních
materiálů a mikroorganizmů, bakterií a plísní na pokožce
c) termofyziologický – oděv jako aktivní složka (termoregulace,
transport vzdušné i kapalné vlhkosti v závislosti na proudění
vzduchu)
dýchatelnost
NÁZEV PREZENTACE | DATUM
tepelná izolace
ventilace (větrání)
Transport tekutiny a tepla
Klima – prostředí
Mikroklima
Teplota
Atmosférická vlhkost
Doprovodné efekty
Teplota
–40 až +5°C největší vliv déšť, sníh, vítr…
efekt větrného chladu
další efekty (komínový efekt , vhodný střih,
pohyb objektu, poškození šitím)
kůže 29 – 31°C, 35 - 36°C, 37°C
pod oděvem –  individuálně klid /
pohyb
Vlhkost
ochlazování pocením
(vypařování
spotřebuje teplo, 1l potu - cca 2,4MJ)
CO2
kožní dýchání
pod bavlněnou košilí - 0,15% víc než
prostředí
pod kabátem - 0,37% víc
komplexní efekt
nad 0,8 % - nepříjemné – zhoršuje
z místa s negativním gradientem tepla a vlhkosti tepelnou výměnu s prostředím
(EU – zpravidla – nižší vlhkost klimatu)
sezení na přednášce 3 800 potu g/den na Ještěd s batohem 22 800-30 400 potu g/den
NÁZEV PREZENTACE | DATUM
Textilie / Prostředí
 Teplota 
 Vlhkost 
pocení
tekutina
adsorpce
kondenzace
Hydrofobní vlákno
vypařování
kapilarita
Tělo
teplo
vypařování
plyn
difúze
(vzduch)
adsorpce
kondenzace
absorpce
pór
vypařování
Hydrofilní vlákno
kapilarita
adsorpce

NÁZEV PREZENTACE | DATUM
Sportovní oděv
konstrukce, struktura a kombinace vrstev
cíleně podle druhu sportu a klimatických
podmínek!
1. spodní vrstva oděvu – odvod (odpaření) vlhkosti
2. jedna i více mezivrstev – termoizolace, transport
3. svrchní vrstva oděvu – ochrana (vítr, déšť, …)
NÁZEV PREZENTACE | DATUM
1. Spodní vrstva – funkční prádlo
FUNKCE
JAK ?
•
•
•
•
•
•
odvod potu
termoizolace
příjemný omak
nealergické
elasticita
NÁZEV PREZENTACE | DATUM
•
vlákna
•
hydrofobní
•
hydrofilní
pleteniny
•
•
jednovrstvé 1složkové
integrované 2složkové
1. Spodní vrstva – funkční prádlo
vlákna hydrofobní
•
nízká navlhavost (POP 0%
PES 0,3-0,4%),
kapilární jev,
modifikace
POP (MOIRA) (910 kg/m3) antialergický
PES (SETILA MICRO, DIOLEN MICRO, Coolmax)
PAD (TACTEL,MERYL, Cordura)
VS (MICROMODAL)
tvarovaný profil – odvod vlhkosti, termoizolace, omak
multifil, stapl – dtto
modifikace vláken – aditiva, mikrokapsule
NÁZEV PREZENTACE | DATUM
Př: Coolmax Fresh; 100% PES
NÁZEV PREZENTACE | DATUM
Př: PES/Coolmax
NÁZEV PREZENTACE | DATUM
PES/dutá vlákna
Př: modifikace vláken Enkapsulace (Outlast)
PAN vlákna
NÁZEV PREZENTACE | DATUM
neporézní – termotropní
VS vlákna
zátěry, pěny
Př: sportovní ručník
85%PES/15%PAD (mikrovlákna)
NÁZEV PREZENTACE | DATUM
1. Spodní vrstva – funkční prádlo
vlákna hydrofilní
přírodní, chemické
vysoká sorpce vlhkosti (CO 8,5%, VI 11% WO 17%)
absorpcí vlhkosti  prodyšnost,  termo-izolační
schopnost
Merino vlna
14 – 25 mikronů, 50 – 150 mm, silně
zkadeřená, měkká, málo lesklá
životní prostředí, zápach, praní, žehlení,
řízení vlhkosti, regulace teploty
NÁZEV PREZENTACE | DATUM
1. Spodní vrstva – funkční prádlo
pleteniny
vlákna
DT
jednosložkové
hydrofobní
multifil
dvousložkové
hydrofobní/hydrofilní
multifil/ příze
osnovní, zátažné pleteniny
vazba ….
krytá, savé knoty
integrovaná pletenina
(double face)
panely
střih
bezešvé, přiléhavé - kontakt s kapalným potem
NÁZEV PREZENTACE | DATUM
2. Mezivrstva – termoizolace
• tepelně-izolační schopnost oděvu, omak
• transport vlhkosti
• zprav. pleteniny
•
•
•
•
plyšové vazby
výplňkové vazby
smyčkové vazby
hladké vazby
• v kombinaci s intenzívním počesáním
NÁZEV PREZENTACE | DATUM
3. Svrchní vrstva – ochranná
waterresistant (waterproof) = nepromokavá
zcela zabraňuje průniku a absorpci kapalné vlhkosti *
nehygienické, permanentní (cca 1,5 m v.s.)
waterrepelent = vodo-odpudivost
oddaluje průniku vlhkosti * krátkodobě
Při kratším dešti - kapičky, které sklouznou. Při větší zátěži
proteče (cca 0,5 m v.s.)
waterproof/breathable = nepromokavá/dýchající
zabraňují průniku a absorpci kapalné vlhkosti
a zajišťují odvětrávání pododěvního prostoru
NÁZEV PREZENTACE | DATUM
3. Svrchní vrstva
waterresistant (waterproof) = nepromokavost
Zátěry – finální úpravy
tenké vrstvy polymerního materiálu
povrstvení nebo zatírání – pružný, pevný film
latex, pryskyřice (polyvinylchlorid, polyuretan, akrylové
nánosy, chloroprenový kaučuk, ...)
neprodyšná - airproof
nošení nehygienické - plachtoviny, místní použití u oděvů
(zesílení v namáhavých místech - náramenice, kolena)
mechanické mikropórování
= mechanické perforace - jehlové elektrody - elektrické impulsy
- až 100 pórů/cm2
NÁZEV PREZENTACE | DATUM
3. Svrchní vrstva
waterrepelent = vodo-odpudivost
Hustě tkané tkaniny
Př: První nepromokavá-prodyšná tkanina „Ventile“
40-tá léta, armádní účely, Severního Atlantský Oceán
vlákna: bavlna
příze: česaná
tkanina: vazba – Oxford
dostava 98 nití/cm (sypkovina  to 50 n/cm)
 minimalizuje zvlnění útku
 ponechává vysoký stupeň provázanosti nití
 vlákna maximálně rovnoběžná s povrchem tkaniny
bez finálních úprav
velikost pórů
za sucha
 10m
za mokra (botnání)  3-4m
počet vláken až 6000/cm
NÁZEV PREZENTACE | DATUM
3. Svrchní vrstva
waterrepelent = vodo-odpudivost
Hustě tkané tkaniny
Př:Tkaniny z mikro-vlákenných multifilů
vlákna: jemnost  10m, hustota,  póry
syntetická vlákna - hydrofobní - PAD,PES
DT: multifil
tkanina:  dostava,  mezivlákenné póry 0,510 m * běžná
tkanina 60 m)
finální úpravy : silikonové, fluorokarbonové
 jemný omak
vodní sloupec do 1 m
minimální velikost vodní kapky  100 m (+ velké povrchové napětí)
 velikost molekuly vody  0,0004 m
 velikost pórů zůstává neměnná  nebobtnají při zvlhčení
NÁZEV PREZENTACE | DATUM
3. Svrchní vrstva
waterproof/breathable = nepromokavá/dýchající
Sendvičové textilie
PROČ?
1) textilie
1) ochrana vrstvy
2) nepromokavost, prodyšnost
3) ochrana vrstvy + správná
funkce vrstvy (vlhkost musí
kondenzovat
na
vnitřním
povrchu vrstvy, ta musí být
chladnější než vnější klima a
na vnější straně suchá –
vlhkostní rozdíl
4) správná funkce vrstvy
2)tenká
vrstva
polymerního
materiálu (0,2 10 m)
mikroporézní
hydrofilní
nebo
membrána nebo zátěr
3) textilie
4) finální
úprava
hydrofobní
NÁZEV PREZENTACE | DATUM
nezhoršit (omak, splývavost,
vzhled ...)
Membrány – mikroporézní
 mikroskopické póry - nízká povrchová energie – povrchové napětí v
kontaktu s vodou – vysoké aby dovolilo projít skrz pór
 náhodné, rozmístěny chaoticky, lomené dráhy = větruodolnost
 polytetrafluoroetylen PTFE(teflon), fluoropolymerní produkty
 kontaminace (tuk, prach,…)
 roztažením teflonové fólie
Obchodní značky
Goretex, Paclite, Windstopper, Dermizax
NÁZEV PREZENTACE | DATUM
Membrány – hydrofilní
 žádné póry, transport molekul páry - fyzikálně/chemický proces
1- penetrant je absorbován na povrch;
2- p. migruje skrz polymer na opačný sovrch (dle koncentračního gradientu);
3- p. desorbuje nebo se vypařuje aporates z povrchu
 kopolymer z PUR (waterproof efekt), a Poly(etylen oxidu) PEO =
hydrofilní část – amorfní oblasti  nízká energie – vazba molekul
vody - rychlá difúze vodní páry „mezimolekulární póry“ breatheable
 nemůže být blokován
 30g v bundě
Obchodní značky
Sympatex, Gelanots
NÁZEV PREZENTACE | DATUM
 membrány
Zátěry – mikroporézní
polyvinylidenfluorid (PVDF) - přímo na textilii 25-50 μm z polyuretanu
nebo aminokyselinových polymerů. Při nanášení se uvolňuje CO2 a
tím se nanesený film mění v houbovitou pórovitou strukturu s póry o
průměru 0,2-0,3 μm
Zátěry – hydrofilní
PUR modifikovaný PVA (polyvinylalkoholem) nebo polyoxidem
modifikace mají chemickou afinitu pro vodní páry umožňující difúzi
vodní páry přes amorfní oblasti polymeru
rovnováha mezi hydrofilní a hydrofobní komponentou pro zajištění
dostatečné propustnosti pro vodní páry, ale i pružnosti, trvanlivosti,
nerozpustnosti ve vodě nebo poškození při praní apod
NÁZEV PREZENTACE | DATUM
Povrch a řez
mikroporézním
zátěrem
Povrch a řez
hydrofilním
zátěrem
Finální úprava - zátěry
Prodyšné – hydrofobní durable water repellent DWR
durable water repellent DWR „IMPREGNACE“ - odperlující efekt
na textilii film, který svou elasticitou a uzavřeným orientovaným uspořádáním
molekul zamezuje vniknutí vody. Při mech. namáhání se vrstva může porušit,
vypere se, neavivuje se
• na bázi polysiloxanů - vysoká přilnavost a trvanlivost, postupné
ucpávání pórů
• na bázi fluorokarbonů - nezanášejí membránu, přilnavost ke tkanině je
nižší, zlepšení tepelnou aktivací (REVIVEX)
odperlující efekt
NÁZEV PREZENTACE | DATUM
3. Svrchní vrstva – zkoušení
Vodní sloupec / water-proof
válec (10 cm průměr)
[mm] = výška vodního sloupce při
proniknutí 3 kapek (hydrostatický tlak)
módní sportovní oděvy 200 - 300 mm
funkční 600 - 1.500 mm
water-proof from 1.300 mm
technické 5.000 mm
waterresistant/breatheable
Shirley hydrostatic
tester
NÁZEV PREZENTACE | DATUM
3. Svrchní vrstva – zkoušení
Paro-propustnost [g/m2den] = propustnost pro vodní páry
Resistance to vapour transfer RET values [m2Pa/W] =
odolnost vůči vodním parám
princip měření :
• elektricky vyhřívaná porézní destička zakrytá membránou (propouští vod.
páry, nepropouští vodu) a vzorkem PT
• voda přiváděná k destičce se odpařuje a vod. páry prochází membránou a
následně textilií
• tepelný tok, nutný pro zachování teploty na destičce, je mírou rychlosti
vypařování
RET [m2Pa/W] je rozdíl tlaku vodních par mezi dvěma povrchy materiálu,
dělený výsledným výparným tepelným tokem na jednotku
1) 150 < Ret
plochy ve směru gradientu (je latentní výparný tepelný tok
2)20 < Ret ≤ 150
procházející danou plochou, odpovídající ustálenému použitému
3) Ret ≤ 20
tlakovému gradientu páry)
NÁZEV PREZENTACE | DATUM
200
y = 56,9e0,0329x
R2 = 0,9705
úhel smáčení [°]
180
3. Svrchní vrstva – zkoušení
Hydrofobie – smáčecí úhel
Metoda umělého deště – Bundesmann BP2
Spray test
Prodyšnost
Fyziologické vlastnosti – objektivně (tepelný
manekýn), subjektivně (nošením)
Omak – objektivně (KES), subjektivně
Lamináty – pevnost, oděr, adheze …
NÁZEV PREZENTACE | DATUM
160
140
120
100
80
60
40
0
10
20
čas [s]
30
40
Konfekce
podmínky zpracování
• polohování
• nepoškodit - nešpendlit
• švy - šicí jehly se zaobleným hrotem, PES
nitě v normálním nebo vodoodpudivém
provedení, vodonepropustná impregnace
• švy podlepené speciální páskou (22 ± 1 mm)
• bezešvé pojení (ultrasonic, welding –
svařování)
•
laser cutting
NÁZEV PREZENTACE | DATUM
Soft shell?
= větruodolnost, vodoodpudivost, prodyšnost,
elastičnost, mechanická odolnost
= dobrý marketing
= rozdílné konstrukce i cena
= 2 + 3 vrstva?
membránový softshell - sendvič obsahuje 3
vrstvy, tj. i membránu
tkaný softshell – vyroben speciálním tkaním
(elasticita)
Bionika/Biomimetika
 pojem složený ze dvou slov – biologie a
technika
 hraniční obor systematicky zaměřený na
uplatňování poznatků ze studia živých
organismů a jejich struktur při vývoji nových
technologií
Dělení bioniky
 obecná
 vyhledávání struktur a procesů, jejich funkčních
vztahů v systémech či subsystémech organismů,
které mohou mít význam pro řešení technických a
technologických problémů
 systematická
 zpracování a třídění poznatků obecné bioniky podle
oborů použití a podle tematických skupin
 specificky použitá (aplikovaná)
 vypracování modelů či prototypů výrobků
Historie vzniku bioniky
 Leonardo da Vinci (1452-1519)
 návrh létajícího stroje fungujícího
na principu křídel netopýra
 L. Galvani (1737-1798)
 vývoj elektrických článků
inspirovaný žabími stehýnky
 Sir Joseph Paxton (1803–1865)
 Křišťálový palác v Londýně
 návrh inspirovaný studiem listů
viktorie královské - obrovského leknínu
Historie vzniku bioniky
 N. A. Umov (1846-1915)
 O. Lilienthal (1848-1896)
 německý průkopník letectví, který se poučil při konstrukci svého
kluzáku z prohnutého ptačího křídla
 F. Reulaux (1829-1905)
„Lehrbuch der Kinematik“ (1900)
 R. H. Francé (1874-1943)
„Technické výkony rostlin“ (1919)
„Rostlina jako vynálezce“ (1920)
 G. Lilienthal (1849-1933)
„Biotechnika létání“ (1925)
 A. Niklitschek (1892-1953)
„Technika živého“ (1940)
 M.O. Kramer (1903-1986)
 aplikace principu kůže delfína na ponorku → snížení třecího
odporu až o polovinu
 1960 - oficiální zrod bioniky
Aplikace bioniky v textilu





Suchý zip
Textilie se sníženým třením
Nepromokavé textilie
Samočisticí textilie
Textilie s adaptivní prodyšností
Suchý zip (1948)








Georges de Mestral
všiml si, že semena lopuchu se lepí na jeho šaty i srst psa
název „VELCRO“ (velours – samet, crochet – háček)
tkaním PAD vlákna
tkanina z hustých shluků malých smyček
druhá část s háčky - rozpůlením smyček
snadno rozpojovatelný
obdivuhodný odpor vůči bočním silám
Nepromokavé textilie
 Prodyšné a přitom voděodolné membrány
 velikost pórů uzpůsobena tak, aby propustila malinkou molekulu
vodní páry, ale nepustila velkou kapku vody (př. GORE-TEX®)
 inspirace rostlinami, které odvádějí přebytečnou vodu díky
maličkým pórům (stomata) na povrchu listů
 Návrh nové textilie pro plavky
 využití principu nepromokavosti kůže vodoucha stříbřitého
 kůži z mikroskopických chloupků, které umožňují zadržet
vzduchový polštář
Samočisticí textilie
 Samočisticí povrchy : vodoodpudivý materiál
nerovnoměrný povrch
 Samočistící efekt neboli lotosový efekt dle lotosu indického
 Textilie Mincor TX TT
 SMELLPROOF®plus
 samočisticí laky pro vozidla, samočistící okenní tabule, nové
nanotechnologické způsoby čištění střech a fasád
Textilie s adaptivní prodyšností
 Inspirace šiškami borovice
 v chladném prostředí uzavírají
 v teplém a suchém otevírají
 Bionická membrána c_change ™ od firmy Schöller Switzerland
 paměťový efekt
 přizpůsobení se uživateli při různé teplotě a aktivitě
Co to je tvarová paměť?
Teplota pod aktivačním bodem
SKLOVITÝ STAV
pevná struktura
propustnost je nízká
Teplota nad aktivačním bodem
KAUČUKOVÝ STAV
Micro-Brownův pohyb
= mezimolekulární průduchy
= roste propustnost pro vlhko i teplo
.
Propustnost se mění v závislosti na teplotě = aktivní reakce
Co to je superelasticita?
Tvar je nastaven v sklovitém stavu (nízká teplota), v kaučukovitém stavu elasticita roste
Výroba
Bloková kopolymer s tvrdými a měkkými segmenty
Tvrdé segmenty = krystalická fáze = polyuretan
Měkké segmenty = polyeter nebo polyester diol
DIAPLEX, c_change™
waterproof (20 000 - 40 000 mm),
breathability (6 000 až 12 000 g/m2
za 24 hod)
nekondenzuje
elasticita a měkký omak
lamináty
Barriérový Mechanismus
(aktivační bod na 0 c)
o
Gore-Tex / mikro-póry /
Sympatex / žádné póry /
chemické skupiny
(adsorpce, difuze, desorpce
molekul vodní páry)
shape memory
polyuretany (SMPUs)
Textilie se sníženým třením
 Inspirace kůží žraloka
 povrch jeho kůže z hrbolatých šupinek, které uspořádané ve
směru proudění → výrazné snížení odporu vody
 Tento princip použila firma Speedo při vývoji nových plaveckých
obleků pro sportovce
 Tento systém použit i při opláštění letounu Airbus, lodí a ponorek
Speciální plavky pro závodní plavání
•
•
plavky pro trénink
plavky pro závody
společné požadavky:
• rychle suché
• životnost
–
odolnost
proti
chemikáliím
• komfort pohybu (střih, švy...)
• rozměrová stabilita
• materiál, švy nedráždit pokožku
odlišnosti:
• závody – minimální hydrodynamický
odpor  střih – neumožní vodu pod
• tréning – nárůst hydrodynamického
odporu  volný střih, kapsy
NÁZEV PREZENTACE | DATUM
krytí těla
1980 – minimální / 1990 – maximální
speciální materiály

 hydraulické ztráty než lidská kůže
Plavky Fastskin™
kůže žraloka (biomimetika)
V-tvar šupin = snižují tření nebo odpor vody
NÁZEV PREZENTACE | DATUM
Plavky Fastskin™
1) osnovní pletenina
(74% PES/26% Lycra)
(sukno s uzavřeným kladením),
stříhání ve směru řádků než sloupků
2) „šipky“,
po proudu vody, kalandrem
vtisknuty do povrchu textilie
drážky (cca 1mm od sebe) vytvořeny
ve směru řádku (proměnlivé napětí
Lycry);
orientovány ve směru proudění vody,
vytváří malé víry a usměrňují proudění
vody podél povrchu textilie
NÁZEV PREZENTACE | DATUM
Plavky Fastskin™
3) gripper
nízký odpor = ztráta citu ve vodě,
včlenění panelu na předloktí
4) střih
skenování digitálních obrazů - 3/4 (z
14 dílů – v různých směrech – dle
obtékání vodou)
5) pohyb těla
kombinace dílů a švů (šlachy 22 stehů
na palec, palec švu z 52 palců nitě)
NÁZEV PREZENTACE | DATUM
Ostatní aplikace bioniky
 Olympijský stadion v Mnichově x listy lípy
 Televizní věž ve Stuttgartu x stébla trávy
 Pneumatika využívající principu kočičí tlapky
 Využití tvaru těla ryby při konstrukci vozu Mercedes-Benz Bionic Car
Ostatní aplikace bioniky



Pampeliška x padák
Chození a uchopování
 robotický systém da VINCI
 chobotnice
- přísavky
- princip jejího pohybu inspirací i při konstrukci
tryskového
pohonu stíhačky
Rozeznávání – hmat
Souhrn
1. spodní vrstva oděvu – funkční spodní prádlo
1 vrstvé
2 vrstvé
2. jedna i více mezivrstev – termoizolace
3. svrchní vrstva oděvu – ochranná (vítr, déšť, …)
Hustě tkané tkaniny
Membrány
mikroporézní membrány
hydrofilní membrány
Zátěry
neprodyšné
prodyšné
hydrofobní
mikroporézní
hydrofilní
NÁZEV PREZENTACE | DATUM