СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОГЛОЩЕНИЯ ЖИДКОСТИ КАКОЙ-ЛИБО ПОВЕРХНОСТЬЮ МАТЕРИАЛА Российский патент 2000 года по МПК G01N15/08 G01N5/02 

Изобретение относится к испытаниям и измерениям и может быть использовано при оценке качества различных материалов, например древесных плит, бумажно-слоистых пластиков и т.д. Изобретение касается определения поглощения жидкости, например воды, какой-либо поверхностью материала без воздействия жидкости на другие его поверхности (кромку, пласть, обратную лицевой, и т.д. ).

Известен способ определения водопоглощения лицевой поверхностью древесноволокнистых плит (см. Изменение N 1 ГОСТ 19592-80 "Плиты древесноволокнистые. Методы испытаний". Утверждено и введено в действие Постановлением Государственного строительного комитета СССР от 13.01.89 N 6. Дата введения 01.01.90). По этому способу после возвешивания образцов производят гидроизоляцию их кромок и оборотной пласти. Гидроизоляцию осуществляют погружением образцов в расплавленный парафин при температуре (85±5^oC) кромками и оборотной пластью. При нанесении парафина на кромки образец погружают каждой кромкой в парафин на глубину 3 мм. После остывания парафина образцы повторно взвешивают, выдерживают в емкости с водой в течение 24 ч, достают из воды, удаляют воду с поверхности образца, например фильтровальной бумагой, и снова взвешивают. Водопоглощение лицевой поверхностью (A_лп) в процентах вычисляют по формуле

где m₁ - масса образца без гидроизоляции, г;
m₂ - масса образца с гидроизоляцией, г;
m₃ - масса образца с гидроизоляцией после вымачивания, г.

Разность (m₃ - m₂) представляет собой массу впитываемой образцом материала жидкости.

Для гидроизоляции поверхностей материала вместо парафина могут использоваться другие вещества, например смолы.

Недостатком известного способа является большая трудоемкость и значительный расход дефицитных и дорогостоящих материалов.

Задача изобретения - создание способа определения поглощения жидкости поверхностью образца, позволяющего устранить операцию гидроизоляции поверхностей образца, не подлежащих испытанию, и связанные с ней расходы, а также повысить надежность и точность определения и расширить область испытываемых материалов.

Способ определения поглощения жидкости какой-либо поверхностью материала состоит в том, что образец материала после взвешивания приводят в контакт с жидкостью, укладывая его испытываемой поверхностью на открытую и заполненную жидкостью емкость. Края образца с краевыми зонами испытываемой поверхности выступают за стенки емкости. Затем выдерживают заданное время, причем по мере впитывания образцом жидкости постоянно поддерживают контакт жидкости с испытываемой поверхностью, подавая жидкость в емкость по трубопроводу из источника жидкости. Сняв образец с емкости, удаляют жидкость с поверхности образца, например фильтровальной бумагой, и взвешивают его. Поглощение жидкости образцом (A) определяют по формуле

где m₁ - масса образца до контакта с жидкостью, г;
m₂ - масса образца после контакта с жидкостью, г.

Разность (m₂ - m₁) - масса впитываемой образцом материала жидкости.

В формуле для определения поглощения жидкости образцом материала, кроме масс образца до и после контакта его с жидкостью, можно использовать при необходимости другие величины, например величину площади образца, на которую воздействуeт жидкость, толщину образца и т.д.

Использование предлагаемого способа позволяет исключить операцию гидроизоляции не подлежащих испытанию поверхностей образца и связанные с ней затраты, в частности расход гидроизолирующих материалов (парафин, смолы и др.).

Изобретение поясняются чертежами, где на фиг.1, 2 показаны варианты устройства для реализации способа, на фиг. 3 отдельно показана емкость.

Устройство для определения поглощения жидкости какой-либо поверхностью материала по предлагаемому способу включает источник жидкости 1, кран 2, трубопровод 3, емкость 4, приемник 5. Емкость 4 расположена так, чтобы при переливании жидкости через ее стенки жидкость оказалась в приемнике 5.

Для проведения испытания образец материала 6 укладывают испытываемой поверхностью на емкость 4, открывают кран 2 с таким расчетом, чтобы количество жидкости, поступающей из источника 1 по трубопроводу 3 в емкость 4, было равно или немного превышало количество впитываемой образцом 6 жидкости. Избыточная жидкость переливается через стенки емкости 4 в приемник 5. Для экономии жидкости ее можно, накопив в приемнике 5, например вручную, переливать обратно из приемника в источник 1.

При определении поглощения образцом воды источником 1 может служить система водоснабжения здания, краном которой можно регулировать поступление жидкости по трубопроводу в емкость 4, а приемником 5 - приемник системы канализации (мойка). Однако в этом случае вода, переливающаяся через стенки емкости, стечет в систему канализации.

Для повышения эффективности устройства его оборудуют механизмом 7 поддержания контакта жидкости с поверхностью образца. Механизм 7 состоит (фиг.2) из игольчатого клапана 8, поплавковой камеры 9 с воздушным отверстием 10, поплавка 11. Механизм 7 надежно работает при определенном его положении по высоте относительно емкости 4. Это положение обеспечивают, например, установкой механизма 7 на полочке 12, которая закреплена на необходимой высоте штатива 13 с помощью винта 14 при регулировке устройства.

Механизм 7 работает следующим образом. Когда жидкость в емкости 4 контактирует с поверхностью образца 6, уровень жидкости в поплавковой камере 9 самый высокий, при этом игольчатый клапан 6 перекрывает отверстие, и жидкость из источника не поступает в поплавковую камеру 9, а из нее в емкость 4. При понижении уровня жидкости в емкости 4 из-за впитывания ее образцом 6 уровень жидкости в поплавковой камере 9 также понижается, поплавок 11 и клапан 8 опускаются, и жидкость поступает из источника в поплавковую камеру 9 и емкость 4, уровни жидкости в них повышаются. В момент, когда жидкость в емкости 4 придет в контакт с испытываемым образцом 6, игольчатый клапан 8 перекроет отверстие и прервет поступление жидкости.

С целью испытания двух и более образцов установка включает несколько емкостей (фиг.2), количество их равно желаемому наибольшему числу одновременно испытываемых образцов. Все емкости соединены между собой трубками 15 с кранами 16. Краны 16 служат для отключения не используемых при испытаниях емкостей. При неровном основании или значительном различии высот емкостей необходима регулировка положения емкостей относительно друг друга и механизма 7. Это можно обеспечить, например, установив емкости 4 на подставки 17, с упорными винтами 18 (фиг.3). Положение емкостей относительно друг друга и относительно механизма 7 регулируют вращением упорных винтов 18.

В случаях, когда по условиям испытаний воздействующая на образец материала жидкость должна иметь повышенную температуру, используют устройство, оборудованное известными приспособлениями для подогрева жидкости в емкости и поддержания ее температуры на заданном уровне. Для подогрева жидкости можно использовать электронагреватели, различные бани и т.д., а для автоматического поддержания температуры на заданном уровне - приспособления, включающие контактный термометр, настроенный на необходимую температуру и реле (см. Воскресенский П.И. Техника лабораторных работ. 8-е издание, стереотипное.- M.: Химия, 1967).

Для проверки предлагаемого способа и устройства были проведены опыты. Определяли водопоглощение через пласти у образцов древесно-стружечных плит (ДСтП) с размерами 100 х 100 х 16 мм по известному и предлагаемому способам. Использовались ДСтП марки П-2 гр. Б обычной водостойкости и П-3 (ГОСТ 10632-77). Применяли простейший вариант предлагаемого способа. Образец укладывали на цилиндрический сосуд диаметром 90 мм, в который по трубке сбоку поступала вода из крана примерно в количестве 20 мг в 1 мин. Не впитанная образцом вода стекала по стенкам сосуда в приемник (мойку). Водопоглощение определяли по приведенным выше формулам. При испытании по известному методу парафином закрывали только торцы образца, т.е. вода воздействовала на обе пласти образца при погружении его в воду. Результаты опытов приведены в таблице.

Как видно из данных таблицы, известный способ с защитой торцов парафином оказался не приемлемым для испытания ДСтП марки П-2 гр.Б, т.к. в парафине появилась трещина в первые же минуты выдерживания образца в воде, и вода впитывалась не только через пласти, но и через торцы.

При подведении итогов необходимо учесть, что при испытаниях по известному методу вода действовала на обе пласти, а по предлагаемому только на одну. В связи с этим, если увеличить результат по предлагаемому способу в 2 раза, то результаты методов будут сопоставимы. Таким образом, предлагаемый метод следует признать вполне приемлемым. Однако он более экономичeн по сравнению с известным, т.к. в нем отсутствует гидроизоляция кромок.

Использование: при оценке качества различных материалов. Сущность изобретения: образец приводят в контакт с жидкостью, укладывая его испытываемой поверхностью на заполненную жидкостью емкость. Края образца с краевыми зонами выступают за стенки емкости. Выдерживают заданное время и по мере поглощения образцом жидкости постоянно поддерживают упомянутый контакт, подавая жидкость в емкость. Технический результат заключается в снижении расходов, повышении надежности и точности определения поглощения жидкости, а также расширении области испытываемых материалов. 1 табл., 3 ил.

Способ определения поглощения жидкости какой-либо поверхностью материала, включающий установление массы поглощаемой образцом материала жидкости, отличающийся тем, что образец приводят в контакт с жидкостью, укладывая его испытываемой поверхностью на заполненную жидкостью емкость, причем края образца с краевыми зонами испытываемой поверхности выступают за стенки емкости, выдерживают заданное время и по мере поглощения образцом жидкости постоянно поддерживают упомянутый контакт, подавая жидкость в емкость.