Тема 2. Определение физических свойств искусственной кожи и пленочных материалов

 

К физическим свойствам текстильных материалов относятся их способность к поглощению и проницаемости, теплофизические, электрические, оптические и акустические свойства.

Текстильные материалы относятся к капиллярно-пористым телам, имеющим сложную систему пор и капилляров, различающихся размерами и характером расположения. Поры в текстильных материалах образуются в результате неплотного расположения макромолекул, микрофибрилл и фибрилл в структуре волокон, между волокнами и нитями в структуре самого материала. Различают микропоры, радиус которых меньше 10^-7 м, и макропоры, радиус которых больше 10^-7 м.

Во многом благодаря пористой структуры, текстильные материалы способны к поглощению различных веществ, находящихся в газообразном, парообразном или жидком состоянии. В зависимости от внешних условий материалы могут удерживать поглощенные вещества или отдавать их в окружающую среду.

Эти свойства обусловливают гигиеничность одежды и определяют способность одежды: защищать тело человека от воздействия окружающей среды: холода, жары, солнечных лучей, атмосферных осадков, пыли и т.п.; удалять из-под одежного слоя пары и газы (пот, углекислый газ и др.); сохранять в пододежном слое необходимый для жизнедеятельности организма микроклимат.

Как правило, поглощение сопровождается изменением физико-механических свойств, размеров и массы материалов.

Лабораторная работа 11

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГИГРОСКОПИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК МЯГКОЙ ИСКУССТВЕННОЙ КОЖИ

Цель работы. Изучение методов и приборов для определения показателей гигроскопических свойств искусственной кожи.

Задания: 1. Получить пробы мягких искусственных кож и подготовить образцы к испытанию.

2. Изучить методики по определению гигроскопических характеристик мягких искусственных кож.

3. Определить гигроскопические характеристики мягких искусственных кож.

 

Основные понятия

Характеристики, определяющие взаимодействие материалов с влагой, относятся к характеристикам гигроскопических свойств, поэтому оцениваются для всех видов материалов одежды и обуви.

Характеристиками гигроскопических свойств являются: влажность, гигроскопичность, намокаемость, влагоемкость, влагоотдача.

Характеристики влажности.

Фактическая влажность W_ф, %, показывает, какую часть массы материала составляет масса влаги, содержащейся в нем при фактической влажности воздуха:

W_ф = 100(m – т_о)/т_о, (11.1)

где т - масса образца при фактической влажности воздуха, г;

т_о - масса абсолютно сухого образца, г.

Кондиционная влажность W_K, %, - содержание в материале влаги, сорбированной из паровоздушной среды при кондиционных условиях, т.е. при температуре 20±2^оС и влажности воздуха W_B = 65±2 %.

Кондиционную влажность искож рассчитывают по формуле

W_к = 100(m_к – т_о)/т_о, (11.2)

где m_к - масса пробы материала при кондиционных условиях, г.

Гигроскопичность W_Г, %, - влажность материала при 98-100%-ной относительной влажности воздуха и температуре (20 ± 2) °С:

W_Г = 100(m_в100 – т_о)/т_о, (11.3)

где т_в100 — масса пробы материала, выдержанной в эксикаторе с водой при 98-100%-ной относительной влажности воздуха, в течение определенного времени, г.

Показателями влажности и гигроскопичности характеризуются сорбционные свойства материалов, которые обеспечивают своевременное удаление влаги из пододежного слоя. Поэтому для материалов изделий, соприкасающихся непосредственно с телом человека, установлены стандартные требования к их гигроскопичности.

Влагоотдача В_от, %, характеризует десорбционную способность материала, она определяется количеством влаги, отданной в среду с относительной влажностью воздуха 2±1% материалом с гигроскопичной влагой:

 

В_от = 100(m_в100 – т_в2)/ (т_в100 – т_о), (11.4)

 

где т_в100 - масса пробы материала после выдерживания в эксикаторе при 100%-ной относительной влажности воздуха, г; т_в2 - масса пробы после высушивания в эксикаторе с концентрированной серной кислотой (влажность 2%), г; т_о- массаабсолютно сухой пробы, г.

Намокаемость, Н, %, – характеризует способность искожи взаимодействовать с влагой из окружающей среды в течении определенного времени.

Н = 100(т₁ – m)/ m, (11.5)

где т₁ - масса пробы после взаимодействовать с влагой из окружающей среды в течение 2 часов, г; т - первоначальная масса пробы, г.

Влагоемкость, В_Е, %, - характеризуется количеством влаги, поглощенной материалом при его полном погружении в воду:

В_Е = 100(т₂ – m_o)/ m_o, (11.6)

 

где т₂ - масса пробы после замачивания в воде в течение 24 часов, г; т_о - масса абсолютно сухого образца, г.

Водопоглощение, Н_вп, г/м² - количество воды, поглощенной материалом за 10 мин его дождевания:

H_вп=(m_Д – m_к)/S, (11.7)

где m_Д - масса пробы после дождевания, г; т_к - масса пробы после сушки и выдержки в нормальных атмосферных условиях, г; S - площадь пробы, м².

Намокаемость рекомендуется определять для искусственных кож, пленочных материалов, плащевых материалов с водоотталкивающей пропиткой или с пленочным покрытием при испытании дождеванием одновременно с определением их водоупорности и водопроницаемости (ГОСТ 30292 - 96).

Методика исследования.

ВлажностьW_ф мягких искусственных кож определяют по ГОСТ 3816 (ИСО 811-81) на образцах размерами (50х50)± 0,5 мм, не менее трех проб, которые взвешивают на аналитических весах с точностью до 0,01 и получают первоначальную массу пробы т.

Затем образцы высушивают до постоянной массы в кондиционном аппарате или сушильном шкафу, при этом пробы помещают в бюксы и взвешивают. Высушивают пробы в открытых бюксах при температуре 105±2^оС, до постоянной массы пробы. Затем бюкс с пробой при закрытой крышке охлаждают и повторно взвешивают, получая значение т_о

Значение массы образцов до (т) и после (т_о) сушки заносят в табличную форму 10.1.

Расчет влажности W _ф определяют по формуле 11.1.

Гигроскопичность W _Г и влагоотдачу В_о искусственных кож определяют по ГОСТ 8971-78.

От отобранного рулона искусственной кожи или листа отрезают кусок и из разных мест вырезают образцы размерами (50x50) ± 0,5 мм, не мене трех проб.

Кондиционированные образцы взвешивают (масса т) и помещают в эксикатор над дистиллированной водой, уровень которой находится на расстоянии 50-55 мм от нижней поверхности образцов.

Через 16 ч образцы вынимают из эксикатора и взвешивают для определения массы т_в100. Значения т_в100 и т_о заносят в табличную форму 11.1.

Гигроскопичность вычисляют по формуле (11.3).

Для определения влагоотдачи В_о образцы после определения гигроскопичности помещают в эксикатор на 1 ч над раствором серной кислоты. По истечение 1 часа образцы вынимают и определяют массу т_в2.

Результаты заносят в табличную форму 11.1.

Влагоотдачу (%) вычисляют по формуле (11.4).

Намокаемость и одностороннюю намокаемость искусственных кож определяют по ГОСТ 938.24-72 и ГОСТ 8972-78, соответственно.

НамокаемостьН искусственной кожи определяют по ГОСТ 938.24-72. Образцы готовят не мене трех и размерами (50х50)±0,5 мм после кондиционирования и взвешивают с точностью до 0,01 (масса m).

Взвешенный образец накалывают на крючок, на нижний конец пробы фиксирую груз массой 10 г и погружают на 2 часа (или 24 ч с учетом требований стандарта на данный вид материала) в сосуд с дистиллированной водой при температуре 20±3 ^оС так, чтобы пробы омывались водой со всех сторон.

По истечении 2 часов образцы вынимают из воды, обсушивают с поверхности фильтровальной бумагой без отжима и взвешивают, определяя массу m₁. По формуле 11.5 рассчитывают намокаемость проб.

Затем вновь погружают пробы в воду еще на 22 часа. По истечении этого времени вынимают образцы, обсушивают с поверхности фильтровальной бумагой без отжима и взвешивают, определяя массу m₂. По формуле 11.6 рассчитывают влагоемкость проб. Результаты заносят в табличную форму 11.1.

Для определения односторонней намокаемости Н₀ от рулона искусственной кожи отрезают кусок, из разных мест которого вырезают образцы диаметром (75±0,5) мм. Образец взвешивают (масса т), устанавливают в камеру 1 прибора и завинчивают крышку 2 (рис. 11.1). Через тубус 3 крышки прибора на поверхность образца наливают воду температурой (20±1) °С

Рис. 11.1. Схема прибора для опреде-ления односторонней намокаемости искусственных кож: 1 - камера; 2 - крышка; 3 - тубус

и объемом (25±1) мл. Образец оставляют в контакте с водой на 2 часа. Затем образец вынимают, промокают фильтровальной бумагой и взвешивают (масса т ₁).

Одностороннюю намокаемость рассчитывают по формуле (11.5). Результаты заносят в табличную форму 11.1.

 

Влагопоглощение искусственных кож (ГОСТ 29900-78) определяют путем взвешивания количества влаги, которое задерживается в образце при определении паропроницаемости в неизотермических условиях.

Исследования проводят на приборе содержащем стаканчики, в которые заливают 25 мл воды. Пробы диаметром 55 мм, не менее двух, помещают на заплечики стаканчика лицевой или изнаночной стороной, в зависимости от того какая сторона подвергается воздействию паров воды и навинчивают держатель пробы.

Стаканчики взвешивают с точностью до 0,01 г, определяя массу т _П0 и ставят в гнездо прибора и включают нагрев. Температура воды в стаканчике должна быть на уровне (32±2)°С. Прибор с пробами устанавливают в камеру, где поддерживается относительная влажность воздуха 65±2% и температура (20-22)°С. По истечении 16 часов стаканчики с образцами и контрольные стаканчики вынимают из прибора и взвешивают, измеряя массу т _П16. Результаты испытаний заносят в табличную форму 11.1.

Влагопоглощение (%) определяют по формуле:

 

В_п= 100(т _П16 - т _П0) / т _П0 (11.7)

 

За результат влагопоглощения принимают среднеарифметическое значение параллельных испытаний.

Рис. 11.2 схема стаканчика: 1 - крышка; 2 - металлическая прокладка; 3 - резиновая прокладка; 4 - образец; 5 - влагонепроницаемая пленка; 6 - заплечики; 7 - вкладыш из пенополиуретана; 8 – метал-лический стаканчик

Для определения односторонних влагопоглощения Вп и влагоотдачи В₁ (ГОСТ 20830-75) от рулона искусственной кожи отрезают пробу и из разных мест пробы вырезают образцы диаметром (42 ± 0,5) мм. Схема стаканчика для определения односторонних влагопоглощения и влагоотдачи на рис. 11.2. Для испытания необходимы стеклянные или металлические стаканчики диаметром 60 мм. Стаканчик 7 должен иметь загнутые внутрь края, образующие заплечики 5 и рабочее отверстие диаметром (36 ±0,2) мм. Стаканчик завинчивают (закрывают) крышкой 1 с отверстием того же диаметра (рис. 11.2).

Образцы искусственной кожи перед испытанием взвешивают, масса т _П0, г, затем закрепляют в стаканчиках так, чтобы наружу была та поверхность пробы, которая при эксплуатации изделия будет контактировать с влажным воздухом.

В стаканчике 7 на заплечиках помещают вкладыш 6 из пенополиуретана, влагонепроницаемую пленку 4, образец, резиновую 2 и металлическую прокладки 3 и плотно завинчивают крышку. Стаканчик устанавливают в эксикатор с относительной влажностью воздуха ~100% и выдерживают образцы при данной влажности в течение 24 ч.

По истечении 24 ч образец вынимают из стаканчика и взвешивают массут₂₄, г. Результат заносят в табличную форму 11.1.

Одностороннее влагопоглощение В_1вп, %, определяют по формуле:

В_1вп = 100•[(т₂₄- т _П0)/ т _П0] (11.8)

 

Одностороннюю влагоотдачу определяют на тех же образцах, что были использованы для определения влагопоглощения (масса т₂₄). Эти увлажненные образцы опять помещают в стаканчики, устанавливают в эксикатор с относительной влажностью воздуха (65 ± 5) % и выдерживают в течение 24 ч. Затем образцы вынимают из эксикатора и взвешивают (масса т_к).

Одностороннюю влагоотдачу B_1вo, %, определяют по формуле

 

В_1во = 100•[(т₂₄- т _в2)/ т _П1] (10.9)

 

Из показателей гигроскопических свойств искусственных кож нормированы гигроскопичность и влагоотдача, например для винилискожи-Т соответственно не менее 5 и 4 %, а для винилискожи-НТ не менее 4,5 и 3,5 %.

Форма 11.1

Мате- риал	Номер образца	т, г	т0, г	т1, г	т2, г	тк, г	т24, г	тВ100, г	тВ2, г	тД, г	тП16, г

 

Окончание формы 11.1

Мате риал

Номер образца

тПО, г

тП1, г

тП24, г

W, %

Г, %

Вот, %

ВЕ, %

Н, %

НВП, %

ВП, %

В1вп, %

В1ВО, %

 

Выводы: Дать оценку соответствия показателей качества исследуемых искусственных кож нормативным требованиям.

 

Вопросы для самоподготовки

1. Какие показатели характеризуют гигроскопические свойства искусственной кожи?

2. Какими методами определяют намокаемость и одностороннюю намокаемость искусственной кожи?

3. Какова методика определения влагопоглощения искусственной кожи?

4. Какова методика определения одностороннего влагопоглощения и влагоотдачи искусственной кожи?

 

Лабораторная работа 12