KOEOLOSUHTEET MIKSI ILMASTOINTI? PERUSKÄSITTEITÄ. Hanna-Riitta Kymäläinen

Transkriptio

1 KOEOLOSUHTEET Hanna-Riitta Kymäläinen Helsingin yliopisto Maatalous-metsätieteellinen tiedekunta Agroteknologian laitos MIKSI ILMASTOINTI? Useimmat tekstiilit ja kuitumateriaalit imevät kosteutta Lämpötila ja ilman suhteellinen kosteus vaikuttavat kuidun ja tekstiilin ominaisuuksiin (tästä lisää vesitestiluennossa) Testausstandardeissa edellytetään yleensä testin tekemistä vakioolosuhteissa (= vakio-ilmastossa) PERUSKÄSITTEITÄ Suhteellinen kosteus Ilmastointi Esi-ilmastointi uuni Ilmastoinnin säätö Ilmastointilaite Ilmastointihuoneen hyllyt 1

2 SUHTEELLINEN KOSTEUS Lyhenne RH (joskus: r.h.) = relative humidity Kuvaa ilman kosteuspitoisuutta Tarkemmin sanottuna kertoo, miten lähellä ilman kosteus on maksimikosteutta Lämpötila vaikuttaa mahdolliseen maksimikosteuteen: mitä kuumempaa ilma on, sitä enemmän vettä se voi sisältää Suhteellisen kosteuden määritelmä fysiikassa: vallitsevan (todellisen) höyrynpaineen suhde kylläisen vesihöyryn paineeseen (samassa lämpötilassa) Mitä korkeampi ilman suhteellinen kosteus on, sitä enemmän kosteutta siitä siirtyy tekstiiliin ESIMERKKI ILMAN RH:N VAIKUTUKSESTA SELLULOOSAKUIDUN KOSTEUSPITOISUUTEEN Kun ilman suhteellinen kosteus nousee, kuidun tasapainokosteus kasvaa. Käyrää nimitetään (sorptio)isotermiksi. Mutta mitä voi tapahtua, kun kosteus lähestyy 100% RH:ta? Kuidun tasapainokosteus (%) Ilman suhteellinen kosteus (%) Kymäläinen&Pasila 2000 ILMASTOINTI Ennen tekstiilin testaamista se ilmastoidaan Lämpötilan ja kosteuden mittauslaitteet 1. Asettamalla se (lauhkeisiin) vakiokoeolosuhteisiin siten, että ilma virtaa vapaasti tekstiilin läpi 2. Pitämällä se siellä niin kauan, että se on saavuttanut kosteustasapainon ympärist ristön kanssa Ilmastointihuoneen näytekorit 2

3 Kosteustasapaino katsotaan saavutetun, kun tekstiilin massa nousee 2 h välein punnittaessa enintään 0,25 % tai 0,1 % Joskus ilmastoinnille annetaan vakioaika, esim. langoille h (SFS-EN ISO 2062) pinnoitetuille kankaille 16 tai 24 h () ESI-ILMASTOINTI Saattaa olla tarpeen ennen tekstiilin ilmastointia Standardin mukaan tekstiili saatetaan suunnilleen tasapainoon ilman kanssa, jonka RH = % ja T = max 50 ºC Ajatuksena on, että varsinaisessa ilmastoinnissa tekstiili imisi kosteutta eikä luovuttaisi sitä Tämä on tärkeää, koska tekstiilin kosteuspitoisuuteen vaikuttaa, onko se imenyt kosteutta ( kostunut ) vai luovuttanut sitä ( kuivunut ); tätä eroa kutsutaan hystereesiksi Kuidun kosteuspitoisuus (%) viskoosi HYSTEREESI sorptio desorptio puuvilla polyamidi Ilman suhteellinen kosteus (RH) Kuva muokattu Teploukhova et al

4 ESI-ILMASTOINNIN TOTEUTTAMINEN Tapahtuu käytännössä esimerkiksi kuivaamalla tekstiiliä kuivausuunissa (huom. kuitenkin SFS-EN ISO 2060:ssa tämä kielletään) 1a 2 kuivausuuni 1b ilmastointihuone olosuhdeallas VAKIO-OLOSUHTEET JA VAKIOKOEOLOSUHTEET Olosuhteen nimitys Vakio-olosuhteet Vaihtoehtoiset vakio-olosuhteet A B C (trooppinen) D (vain lämpötilakontrolli) E (vain lämpötilakontrolli, trooppinen) Esi-ilmastointi T (lämpötila) 20 ºC ± 2 ºC 20 ºC ± 2 ºC 27 ºC ± 2 ºC 27 ºC ± 2 ºC ºC RH (ilman suht. kosteus) 65 % ± 4 % 50 % ± 4 % 65 % ± 5 % 50 % ± 5 % 65 % ± 5 % % Standardi Esi-ilmastointi ºC 10 % Vakio-olosuhteita on seurattava vähintään 1 seurantapisteestä 50 m 3 kohti (SFS EN ISO 139) Mitä uutta on standardissa verrattuna aiempaan SFS-EN 20139? Lämpötilan ja RH:n seurantaan on sisällytetty rajat mittausepävarmuudelle Lämpötila: ±2 ºC RH: ±4 % Mitä on hyvä muistaa, kun puhumme vakioolosuhteista? 4

5 ESIMERKKEJÄ STANDARDIEN VAATIMUKSISTA Lankanumero määritetään esi-ilmastoiduista ja ilmastoiduista näytteistä (SFS-EN ISO 2060) Langan kierre määritetään vakioilmastossa; esiilmastointi ei ole tarpeen (SFS-EN ISO 2061) Langan vetolujuus määritetään vakioilmastossa, ei kuitenkaan märkätestissä (SFS-EN ISO 2062) Tutkimus suoritetaan vakiokoeolosuhteissa (SFS 3378 ja hyvin monia muita standardeja) Lähteet Hautala, M Fysiikkaa pellosta pöytään. Helsingin yliopisto, MMTEK-julkaisuja 16, Yliopistopaino. Koskelo, T Kosteuden siirtyminen puussa. Kuppikokeiden suoritusohje. TKK, Talonrakennustekniikan laboratorio, Julkaisu 45, Espoo. Kymäläinen, H.-R. & Pasila, A Equilibrium moisture content (EMC) of flax/linseed and fibre hemp. Agricultural and Food Science in Finland 9, Saville, B.P Physical testing of textiles. Woodhead Publishing Ltd, England. SFS Tekstiilit. Tasomaisten tekstiilituotteiden nyppyyntymisen määrittäminen. SFS Tekstiilit. Massan määritys, sanasto ja määritelmät.. Tekstiilit. Ilmastoinnissa ja testauksessa käytettävät vakio-olosuhteet. SFS-EN ISO Tekstiilit. Kehiöllä olevat langat. Lankanumeron (pituusmassa) määrittäminen vyyhtimenetelmällä. SFS-EN ISO Tekstiilit. Langan kierteen määrittäminen. Suora menetelmä. SFS-EN ISO Tekstiilit. Kehiöllä olevat langat. Yksittäisen langan murtokuormituksen ja murtovenymän määrittäminen.. Kumi- tai muovipinnoitetut kankaat. Ilmastoinnissa ja testauksessa käytettävät vakio-olosuhteet. Teploukhova, M.V., Perepelkin, K.E., Kynin, A.T., Smirnova, N.A. & Koitova, Z.Y Properties and use of chemical fibres. Evaluation of the equilibrium sorption characteristics of textile fibres. Fibre Chemistry 27, 4: TEHTÄVIÄ JA HARJOITUKSIA 1. Seuraa huoneilman lämpötilan ja suhteellisen kosteuden vaihtelua jonkin ajanjakson kuluessa. 2. Vertaa eri tekstiilimateriaalien tasapainokosteuksia eri olosuhteissa. Valitse mahdollisimman erilaiset olosuhteet. 3. Mittaa kosteuspitoisuudet ja lisät a) erilaisista huonekuivista tai ilmastoiduista, b) märistä, c) lingotuista tekstiilimateriaaleista. 4. Tekstiilin historia vaikuttaa sen kosteuskäyttäytymiseen. Pohdi, mitä voit saada selville tutkittavan materiaalin historiasta. 5. Pohdi (mahdollisesti testausstandardien avulla), millaisissa testeissä ja testaustilanteissa ilmastointia a) on pakko käyttää, b) ei tarvita. 6. Jos ei ole mahdollista tehdä tutkimusta vakiokoeolosuhteissa, mitä on otettava huomioon kokeen suunnittelussa ja toteutuksessa? 7. Pohdi eri tekstiilituotteiden todellisia käyttöolosuhteita. Mitkä tekstiilit olisi tältä pohjalta tarkoituksenmukaista tutkia muissa kuin vakioolosuhteissa? Millaisissa? 5