通过数字:碾压它-合成绝缘的热降解有多糟糕?

简介

长期以来，合成隔热材料的热降解一直是背包客界关注的问题。7月，我写了一篇文章探讨了这个话题，并描述了两种合成绝缘，Climashield顶点6奥西(盎司每平方码)和Primaloft黄金6 osy经得起10次洗涤和干燥。在那项研究中，Climashield顶点表现出几乎没有热性能损失。Primaloft热性能损失最小(约9%)。

这两种类型的绝缘材料都可以承受反复的洗涤和干燥，性能几乎没有损失。

然而，背包客们将他们的合成绝缘材料置于另一种形式的折磨之下:压缩。当把衣服或睡袋装进东西袋时，会发生压缩。这可以在一个多天的活动中反复发生。

这篇文章是我第一次尝试量化重复压缩是否会导致热性能的损失。答案是a响亮的可能．这一轮测试提供了一些短期迹象。在短期内，可能会发生轻微的退化。从长远来看，这种退化的意义尚不清楚。很明显，这种类型的测试是非常耗时的，评估长期性能将需要比这里完成的更多的测试迭代。但从短期来看，我们可以说:

1. 性能退化与压缩循环次数有关。
2. 在研究的压缩范围内(每平方英寸0.22至0.88磅)，降解不受压缩大小的影响。
3. 单个测试压缩后的热性能可能会恶化或实际上有所改善。在压缩和恢复循环之后，绝缘内部的空气空间体积可能会发生变化，并且在测试循环之间的变化可能不均匀。响应重复压缩循环的性能变化较小，变化方向不一致。
4. 本文所测试的绝缘类型与上文提到的先前降解文章所测试的绝缘类型相同。在这里，结果是相反的:climashshield Apex显示了更大的热性能损失Primaloft黄金响应压缩。Primaloft Gold降解的统计证据非常薄弱。
5. 最后，热性能变化与放样量变化之间的关系是不一致的。部分原因可能是难以测量真有效厚度高阁楼隔热。

我们如何测试

压缩通过两种截然不同的机制发生:

1. 把衣服或睡袋在一定压力下装进料袋的填料。
2. 利用压力，由于躺在睡袋里或在夹克外面穿背包而产生的压力。部分压力可能发生在背带下面，也可能是由于背包本身对底层绝缘的压力造成的。

我选择尝试复制一个普通男性直接施加在睡袋底部绝缘材料上的压力。我通过参考资料估计了普通成年男性所承受的压力1而且2．根据这些资料，我假设平均体重为202磅(92公斤)，平均皮肤面积约为25平方英尺(2.3平方米)。

睡袋底部的平均压力被计算为大约0.14 psi。

测试了两种类型的绝缘材料:6 osy Primaloft Gold和6 osy climasshield Apex。从未使用的绝缘材料中各剪了四个样品，以适应我的防护热板设备。通过在每个样品上放置混凝土摊铺机来压缩每个样品。每台摊铺机重23.4磅(10.6公斤)。样本1收到两个摊铺机，并排铺设，产生的压力与我们的平均男性大致相同。样本2收到四个摊铺机。样本3收到6个摊铺机。样本4收到8个摊铺机。因此，样本4受到的压力大约是普通男性的四倍。

样品压缩约24小时。24小时后，取出样品，并让其恢复约10小时。接下来，在防护热板上测试样品的热阻(r值)。每个测试运行1小时。任何显示偏差升高的测试结果都要重新测试。在测试之前，每个样品在热板上放置20分钟。保护热板表面保持在100°F +/- 0.2°F(37.8°C +/- 0.1°C)。热板上方20英寸(50.8厘米)的环境温度保持在71.5°F +/- 0.5°F(21.9°C +/- 0.3°C)。

每个样品在恢复期后进行loft测量。当测量织物厚度时，在测试样品上放置一个加权板，并测量从板的底面到样品安装表面的距离。高loft保温材料在不受压的情况下无法承受太大的重量，因此板材的重量必须慎重选择。在这种情况下，一个矩形的挤压聚苯乙烯泡沫与额外的小铅重量被使用。该钢板连同重量一起重5.1盎司(145克)，使用Mitutoyo digital卡尺测量从钢板底部到安装表面的距离。在每条长边的角落附近采取了两项措施。四次测量结果的平均值计算阁楼到最近的百分之一英寸。当然，这是一个有点压缩的阁楼。实际的非压缩阁楼是未知的，由于每个绝缘样品的厚度变化，不容易确定。由于样品放置在防护热板上，没有测量板施加的5.1盎司(145克)，样品在防护热板上的放样量将倾向于大于测量放样量。 Our loft measurement provides a physical loft dimension that reflects changes in the fabric resilience which will track changes in the compressive strength of the sample fibers. Thus, thermal performance measurements on the hot plate cannot be expected to track measured loft except in the case of substantial changes in measured loft. Substantial changes in loft did not occur.

测试结果

表1显示了两组四种绝缘样品的物理数据。

表2显示了“发现”的r值和9次压缩试验后测量的r值。

表3显示了9次压缩试验后“发现”的阁楼和阁楼测量结果。

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表1:测试样本物理数据

绝缘	重量(克)	As Found Loft(英寸)	发现r值	样品总重量212平方英尺(磅)	测试压缩(PSI)
顶点1	26	1.15	2.84	46.8	0.22
先端2	26	1.14	2.87	93.6	0.44
顶点3	28	1.16	2.98	140	0.66
先端4	27	1.16	2.81	187.2	0.88
平均	26.75	1.15	2.88	116.9	0.55
-	-	-	-	-	-
1 . Primaloft Gold	26	0.83	2.42	46.8	0.22
Primaloft Gold 2	22	0.84	2.48	93.6	0.44
Primaloft Gold 3	24	0.84	2.32	140	0.66
Primaloft Gold 4	33	0.79	2.82	187.2	0.88
平均1、2、3	24	0.84	2.41	93.47	0.44

表2:9次压缩试验的实测r值数据

绝缘	发现r值	测试1 r值	测试2 r值	测试3 r值	测试4 r值	测试5 r值	测试6 r值	测试7 r值	测试8 r值	测试9 r值
顶点1	2.84	2.94	2.86	2.72	2.41	2.77	2.59	2.42	2.55	2.64
先端2	2.87	2.95	2.68	2.48	2.6	2.87	2.53	2.67	2.47	2.64
顶点3	2.98	2.95	2.51	2.72	2.72	2.63	2.54	2.48	2.65	2.57
先端4	2.81	2.93	2.52	2.62	2.75	2.5	2.63	2.46	2.59	2.6
平均	2.88	2.94	2.64	2.64	2.62	2.69	2.57	2.51	2.57	2.61
-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
1 . Primaloft Gold	2.42	2.13	2.08	2.19	2.4	2.31	2.17	2.23	2.36	2.34
Primaloft Gold 2	2.48	2.19	2.03	1.96	2．2	2.17	2.12	2.09	1.98	2.15
Primaloft Gold 3	2.32	2.13	2.03	2.03	2.31	2.11	2.12	2.28	2.07	2.21
Primaloft Gold 4	2.82	2.67	2.72	2.55	2.69	2.49	2.6	2.74	2.8	2.97
平均1、2、3	2.41	2.15	2.05	2.06	2．3	2．2	2.14	2．2	2.14	2.23

表3:9次压缩试验的实测阁楼数据

绝缘	As Found Loft	测试1阁楼	测试2阁楼	测试3阁楼	测试4 Loft	测试5放样	测试6 Loft	测试7 Loft	测试8 Loft	测试9 Loft
所有值都以英寸为单位	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
顶点1	1.15	1.09	1.06	0.97	1.06	1.06	1.04	1.02	0.98	0.99
先端2	1.14	1.06	1.01	0.96	0.99	1	0.97	0.98	0.94	0.97
顶点3	1.16	1.07	1.04	0.98	1	1.01	1	0.99	0.94	0.95
先端4	1.16	1.08	1.07	0.97	1.02	0.99	0.97	0.98	0.97	0.97
平均	1.15	1.08	1.05	0.97	1.02	1.02	1	0.99	0.96	1.01
-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
1 . Primaloft Gold	0.83	0.77	0.67	0.71	０．７５	0.74	0.76	0.76	0.67	0.69
Primaloft Gold 2	0.84	0.68	0.7	0.63	0.69	0.64	0.67	0.7	0.68	0.66
Primaloft Gold 3	0.84	0.7	0.69	0.64	0.7	0.62	0.68	0.7	0.62	0.61
Primaloft Gold 4	0.79	０．７５	0.78	0.77	0.81	0.79	0.82	0.81	0.76	0.76
平均1、2、3	0.84	0.72	0.69	0.66	0.71	0.67	0.73	0.74	0.68	0.68

图2和3显示了Apex的r值数据和Loft数据的图形结果。

图4和5显示了Primaloft Gold的r值数据和Loft数据的图形结果。

结果讨论

通过图2-5所示的图形数据，可以最容易地理解测试结果。

在每个图上，测试0是如发现值为r值或loft。

每张图都包含多色图。每个图对应于压力到绝缘样品。这里有一条虚线平均值图．

最初，我预计，对于权重越重的样本，r值和loft都会下降得更快。事实上，对这些地块的观察并没有证明这一点。如果发生这种情况，187磅地块的数值将持续低于47磅地块的数值，下降幅度也会更大。这种类型的分歧并不存在。因此，可以得出压缩重量不会增加绝热材料的退化速率。这可能与压缩值低于或高于所测试的压力范围有关。看来退化，在一定程度上，只是压缩次数的函数。

r值的变化对压缩没有特定的响应模式。我们可以看到r值在每个压缩系列中都有上升和下降，并且没有一致的模式。似乎辨别任何潜在模式的最好方法是计算每个压缩周期中包含的四个样本的平均值。然后我们可以在平均行为中寻找一个强劲的趋势。

蓝色虚线是每个测试样本的平均值。这不是一条平滑的曲线。每个图包含一个简单的线性曲线拟合的平均数据。这由虚线表示。在每条虚线的右端，我们可以看到曲线拟合方程和决定系数(R²)为最佳拟合曲线。我们可以从线性曲线拟合数据中得到两条信息:

1. 在预测r值或放样度作为数值压缩的函数时，曲线拟合得有多好?
2. 作为压缩数的函数，我们可以期望r值或loft下降(或上升)多少?

在预测价值的质量方面，我们可以简单地看看R²每个地块的值。就退化可能发生的程度而言，我们可以看看直线曲线拟合方程。特别地，直线的斜率由直线拟合方程的第一项提供。如果存在负号，直线将向下倾斜，r值将随着更多的压缩而下降。斜率值越大，每个压缩周期的变化率就越大。

R²顶点图的值中等高(表明数据趋势可以在统计上预测)，r值和loft都超过0.5。这两个方程的斜率都是负的，这意味着r值和放样度随着试验次数的增加而减小。r值在每一个压缩循环中下降近0.04。每次压缩循环，loft会减少0.01英寸(0.025厘米)。这种持续的退化与我的预期相反。我希望Apex作为连续的灯丝绝缘材料，不会随着压缩而持续退化。我的期望没有得到测试结果的支持。

对于Primaloft Gold图表，我们发现两个曲线拟合方程在每个。黄色虚线图对应样本4。蓝色虚线图对应样本1、2和3的平均值。我们可以看到，样本4的r值始终高于样本1、2和3的r值。在测试过程中，我用完了Primaloft Gold绝缘材料。我有足够做三个测试样本的。这是样本1 2 3。我得到了4^th这是我在2020年年中购买的绝缘样品。这个样本的r值始终高于样本1、2和3。它也比样本1 2 3重。样本4的性能明显不同于其他样本。因此，样本4有自己的趋势线，用样本1、2和3的平均值来生成第二条趋势线。

R²Primaloft Gold的价值在两条趋势线上都非常弱。低R²表明重复压缩对Primaloft Gold的r值或阁楼损失几乎没有影响。样品1、2和3的曲线拟合方程显示r值或放样率几乎没有退化。在样本4 r值的情况下，r值随着测试的继续而增加。Primaloft Gold缺乏热降解能力也与我的预期相反。

在所有这些图中，使用直线曲线拟合是误导性的。这表明，在一定的压缩数下，隔热材料将没有隔热值，也没有阁楼。当然，这不会发生。这些绝缘材料的退化，如果发生，应该在某一时刻达到水平。使用多项式曲线拟合可以反映这种行为，它确实增加了R²有所值。然而，在这些图中，r值的多项式曲线实际上开始呈上升趋势，这表明重复压缩循环最终将导致更高的热性能!从长远来看，这种结果似乎不太可能出现。不幸的是，根据仅仅9个压缩周期，我们真的不知道长期的结果会是什么样子。

结论

很明显，这里没有进行足够的压缩循环，以更好地了解长期合成绝缘性能。我打算继续这项研究，但采用了一种有些不同的方法。在下一轮测试中，我将继续使用每种绝缘材料的1号和3号样品。我将压缩，然后允许放松两个周期的两个绝缘，然后测量热阻和阁楼。这将极大地加快测试过程并减少人工需求。这仍然需要相当长的时间，所以至少在几个月后，关于这个主题的另一篇文章将会出现。

这些试验表明，压缩可以使r值上升，也可以使r值下降。这是这次测试的另一个意想不到的结果。似乎正在发生的是阁楼回收不一致，隔热层的包气特性实际上发生了变化。有时，它似乎实际上增加了空气滞留，而在其他情况下，空气滞留减少了，r值也降低了。我怀疑绝缘材料内纤维的粘合可能由于压缩而失效。这使得纤维或纤维层之间的间距增加，从而捕获更多的空气。这不是我可以通过物理或显微镜检查来证明的。当我经历了更多的压缩循环时，对压缩的物理反应的性质可能会变得更清楚。

最后，这里使用的压缩方法并没有完全复制将睡袋或衣服塞进东西袋的行为。在这些测试中，压缩只是从绝缘样品中去除空气。纤维被压到地面上的方向基本是垂直的。纤维不受弯曲力的影响。弯曲力可能会减少纤维卷曲，这些纤维卷曲在被压碎后提供弹簧重新弯曲。当然，当把一件衣服或睡袋塞进东西袋时，纤维会弯曲或扭曲。因此，在未来的测试中，我将尝试提出一个更积极的测试设置，包括弯曲纤维超过90°。这将更好地复制使用东西袋储存你的装备时发生的事情。

目前，我仍然不能得出结论，合成绝缘材料的严重退化将发生正常使用。然而，就像上一篇关于这个主题的文章一样，当你把衣服或睡袋塞进去时，尽量少用武力。如果可能的话，试着把衣服或睡袋卷起来，而不是随意和用力地塞进去。实现最小的东西袋尺寸的唯一奖励可能是一件破旧的衣服或睡袋。

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