Определение показателей физических свойств текстильных

Материалов

Цель работы: Изучить основные характеристики гигиенических свойств материалов и методы их определения.

Приборы и материалы: электронные весы, влагомер с ускоренной сушкой ВУС МТ 250, прибор для определения капиллярности, фильтровальная бумага, образцы тканей, трикотажных и нетканых материалов, ножницы.

Задание: 1. Изучить методы определения фактической влажности и гигроскопичности текстильных материалов;

2. Определить показатели физических свойств текстильных материалов и провести сравнительный анализ результатов;

3. Изучить основные характеристики воздухопроницаемости и факторы, влияющие на воздухопроницаемость материалов и изделий;

4. Изучить методы и приборы для определения воздухопроницаемости материалов.

 

Основные сведения

Физические свойства материалов для одежды обеспечивают выполнение гигиенических требований, предъявляемых к ним. Показатели физических свойств влияют на создание комфортных условий в пододежном пространстве. Кроме того, физические свойства обеспечивают выполнение технологических требований, в частности, влияют на выбор параметров влажно-тепловой обработки деталей швейных изделий, на процесс настилания материалов, на затраты времени по уходу за изделиями в период их эксплуатации и т.д.

Физические свойства текстильных материалов характеризуют их способность поглощать и пропускать влагу, воду, пыль, тепло, воздух и т.д. К физическим свойствам относятся гигроскопические свойства, проницаемость, тепловые, оптические и электрические свойства. Гигроскопические свойства характеризуют способность текстильных материалов поглощать и отдавать водяные пары и воду. Процесс поглощения паров влаги называется сорбцией, а процесс отдачи водяных паров при определенных условиях – десорбцией. Поглощение текстильными материалами водяных паров и влаги вызывает изменение их массы, линейных размеров, механических и физических свойств.

Сорбционная способность текстильных материалов характеризуется влажностью, гигроскопичностью, влагоотдачей.

Влажность бывает фактическая и кондиционная.

Фактическая влажность W_ф, %, характеризует содержание влаги в материале при атмосферных условиях в момент испытания.

Кондиционная влажность W_к, %, характеризует содержание влаги в материале в условиях, близких к нормальным атмосферным условиям.

Гигроскопичность W_г, %, характеризует способность материала поглощать влагу из окружающей среды, имеющей относительную влажность воздуха 98%, вычисляют по формуле

(8.1)

где m₁₀₀ – масса пробы после пребывания в эксикаторе с водой, г;

m_с – масса пробы после высушивания в сушильном шкафу, г.

Влагоотдача В_о, % – способность материала, имеющего гигроскопическое влагосодержание, отдавать пары воды в окружающую среду с относительной влажностью 2%. Текстильные материалы, обладающие более низкой скоростью поглощения и отдачи влаги, лучше защищают тело человека от резких температурных изменений окружающей среды. Поэтому влагоотдача является одним из показателей гигиеничности одежды.

Влагоотдачу В_о, %, вычисляют по формуле

(8.2)

где m₀ – масса пробы после выдерживания в эксикаторе с серной кислотой.

Способность текстильного материала впитывать воду при непосредственном контакте с жидкой средой характеризуется показателями водопоглощения и капиллярности.

Водопоглощение П_в, % – характеризует поглощение влаги при полном погружении материала в воду.

Капиллярность h, мм, характеризует поглощение воды продольными капиллярами материала. Подъем влаги в текстильных материалах происходит по внутренним капиллярам, а не по капиллярам между нитями, т.к. последние имеют большой диаметр и сравнительно малую протяженность. Этим объясняется то, что низкой капиллярностью обладают трикотажные полотна ввиду их петельной структуры, а наибольшей – нетканые полотна.

Воздухопроницаемостью материала называется его способность пропускать воздух. Она является одним из основных показателей гигиеничности и теплозащитных свойств материалов и играет важную роль при выборе их для одежды. Материалы для летней одежды должны характеризоваться высокой воздухопроницаемостью и обеспечивать хорошую вентиляцию пододежного воздушного слоя; для зимней одежды, как правило, необходимо подбирать материалы с низкой воздухопроницаемостью. Воздухопроницаемость бытовых тканей, трикотажа и нетканых полотен, тканей технических и для спецодежды, войлока, искусственного меха, комплексных (дублированных) материалов и изделий из них характеризуют коэффициентом воздухопроницаемости.

Коэффициент воздухопроницаемости В_р, дм³/(см²×с), показывает, какой объем воздуха проходит через единицу площади материала или изделие в единицу времени при определенной разности давления по обе стороны материала, и определяется по формуле

(8.3)

где V – объем воздуха, прошедшего через материал при данной разности давлений Δр, в дм³;

F – площадь материала, через которую проходит воздух, cм²;

τ – время прохождения воздуха через пробу, с.

Величина коэффициента воздухопроницаемости зависит от разности давлений по одну и другую сторону материала, поэтому сравнение воздухопроницаемости производится при определенной разнице давления, которая указывается цифровым индексом при обозначении коэффициента воздухопроницаемости. При эксплуатации одежды разность давлений может возникнуть по двум причинам: 1 – под влиянием разности температур воздуха под одеждой и наружного; 2 – под влиянием ветра. Чаще всего воздухопроницаемость определяется при разности давлений Δр=50 Н/м² (5 мм водн. ст.), что соответствует скорости ветра, равной 8-10 м/c, и обозначается В₅₀.

Характеристика основных факторов, влияющих на воздухопроницаемость. Воздухопроницаемость, определяемая при постоянной разнице давлений, зависит от ряда факторов: от пористости материала, вида переплетения, вида отделки, влажности материала, количества слоев в одежде и т.д. На сопротивление, оказываемое материалом потоку проходящего воздуха, оказывает влияние наличие сквозных пор, а, именно, количество, размер и форма пор. При одинаковой площади пор воздухопроницаемость материала может быть различной; у материалов из тонких нитей с мелкими порами она меньше, чем воздухопроницаемость материалов с крупными порами. Воздух, просачиваясь через материал под влиянием разности давлений, совершает работу. Часть работы затрачивается на трение воздуха о ткань, часть – на преодоление инерционных сил внешней среды. Чем меньше поры, тем больше трение воздуха о ткань, тем меньше воздухопроницаемость. В тканях и трикотаже из слабоскрученных рыхлых пушистых нитей, поры между нитями частично закрыты выступающими из нитей волокнами; если же нити скручены сильно, поры остаются сквозными. Поэтому материалы из гладких нитей с высокой круткой имеют большую воздухопроницаемость.

На воздухопроницаемость влияет вид ткацкого переплетения. Так, воздухопроницаемость таких переплетений, как саржевые, сатиновые, мелкоузорчатые больше, чем полотняного при прочих равных условиях. Это объясняется тем, что с ростом длины перекрытий структура тканей становится более рыхлой и их воздухопроницаемость увеличивается.

Исследуемый показатель зависит от вида отделки материала. Воздухопроницаемость суровых тканей больше, чем отделанных, подвергнутых отварке, крашению и особенно аппретированных и прессованных тканей. В валяных тканях, тканях с начесом, где сквозные поры между нитями заполнены волокнами, воздухопроницаемость зависит от толщины ткани и от рыхлости ее структуры. На воздухопроницаемость, кроме перечисленных выше, оказывают влияние влажность, количество слоев материала в одежде. С увеличением влажности воздухопроницаемость материала уменьшается. Наибольшее снижение воздухопроницаемости при Δр=5 мм вод. ст. наблюдается при влажности около 80%. Снижение воздухопроницаемости объясняется заполнением пор влагой и набуханием волокон.

Увеличение количества слоев материала снижает общую воздухопроницаемость пакета одежды. Исследования показывают, что наиболее резкое снижение воздухопроницаемости (до 50 %) наблюдается при увеличении количества слоев до двух. Дальнейшее увеличение количества слоев материала влияет на уменьшение воздухопроницаемости в меньшей степени.

Воздухопроницаемость текстильных материалов определяют на приборах, работающих по принципу создания по обе стороны образца определенной разницы давлений, в результате чего воздух движется через образец. Для испытания воздухопроницаемости материалов применяют приборы ВПТМ-2, ATL-2 (FF-12), УПВ-2 (ГОСТ 12088-77).

Методика выполнения работы

Стандартные методы определения сорбционных свойств текстильного материала (ГОСТ 3816 – 81 (ИСО 811-81)), основаны на отделении влаги от материала и определении его массы.

1. Определение фактической влажности. Фактическую влажность текстильных материалов опреде­ляют различными методами. Фактическую влажность текстиль­ных материалов, используемых в швейной промышленности, обычно устанавливают тепловым методом: непосредственным удалением влаги из материала высушиванием до постоянной сухой массы в сушильном аппарате (камере)

2. Определить фактическую влажность материала по формуле 8.4

(8.4)

где W_ф – фактическая влажность,%;

m_ф – масса образца перед высушиванием, г.;

m_с – масса пробы, высушенной до постоянного веса, г.

Определение водопоглощаемости. Для определения водопоглощения вырезают три полоски размером 50х50 мм. После взвешивания каждой пробы с точностью до 0,001 г их поочередно погружают в воду при комнатной температуре и выдерживают 1 мин. Для удаления воды с поверхности образцов их кладут на фильтровальную бумагу, сложенную в три слоя, сверху закрывают таким же слоем бумаги и слегка приглаживают рукой, затем взвешивают.

Водопоглощение вычисляется по формуле

П_в = 100 (m_в – m₀)/m₀, (8.5)

где m_в – масса пробы после замачивания в воде, г;

m₀ – первоначальная масса пробы, г.

Определение капиллярности. Испытание проводится согласно ГОСТ 3816-81 на образцах размером 50х300 мм. Образцы должны быть вырезаны один по длине, а другой по ширине материала.

Образцы закрепляются одним концом в держателе (рисунок 8.2), а другим опускают в сосуд с раствором эозина или хромпика (1:200). При этом происходит впитывание образцом раствора в естественном состоянии без отжима. Степень капиллярности материала определяется высотой (мм), на которую поднимается через 60 мин раствор эозина, считая от первоначального уровня жидкости. Через каждые 10 мин в течение 1 часа замеряют высоту подъема раствора по образцу и затем по полученным данным строят график зависимости высоты подъема от времени испытания, который характеризует не только конечную величину, но и весь процесс в целом. Если граница подъема жидкости размыта, то результат измерения принимают как среднее значение верхней и нижней границы подъема

Рисунок 8.2 – Схема заправки пробы для определения её капиллярности

Результаты представить в виде таблицы 8.1.

В отчете следует изложить методы испытания, дать определение терминов: фактическая влажность, гигроскопичность и т.д. Результаты определения показателей гигроскопических свойств материалов должны быть представлены в виде таблицы, а также сделаны выводы.

 

Таблица 8.1 - Результаты определения сорбционных свойств материалов

Обра-зец ткани	Влажность	Воздухопроницаемость, В дм^3/(м^2- с),	Капиллярность
Масса пробы при фактической влажности воздуха, mф, г	Масса сухого образца, mс, г	Коэффициент влажности, %	Перепад давления, мм вод..ст.	Расход воздуха, л/ч	Площадь,см²	Коэффициент воздухопроницаемости	Время, мин	Высота подъема столба жидкости, мм
Основа	Уток

Контрольные вопросы:

1. Какие показатели характеризуют сорбционную способность материала?

2. Какие формы связи влаги с материалом вы знаете?

3. Дать определение понятиям «влажность материала», «гигроскопичность», «водопоглощение», «капиллярность», «влагоотдача» и методы их определения?

4. Что такое воздухопроницаемость материалов, приборы и методы определения?

5. Какое значение имеют показатели воздухопроницаемости материалов при оценке их гигиенических и теплозащитных функций?

6. Какое влияние оказывают параметры структуры материала на его воздухопроницаемость, капиллярность и другие показатели гигиенических свойств?

7. Какое влияние оказывает давление, скорость воздуха и другие факторы на воздухопроницаемость материалов?

Лабораторная работа № 9