СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВОДОПОГЛОЩАЕМОСТИ ОБЪЕМНЫХ ТЕКСТИЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ ИЗ ПОЛИЭФИРНЫХ ВОЛОКОН Российский патент 2005 года по МПК G01N15/08 G01N33/36 

Изобретение относится к способам измерения водопоглощаемости и может быть использовано при испытаниях и оценке качества объемных текстильных материалов из полиэфирных волокон.

Известен способ определения водопоглощения жидкости какой-либо поверхностью материала, включающий приготовление образца, его приведение в контакт с жидкостью путем укладки 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 поддерживают контакт, подавая жидкость в емкость. Способ позволяет повысить надежность и точность определения поглощения жидкости, но характеризуется сложностью и необходимостью использования специального устройства [1].

Наиболее близким техническим решением является способ определения водопоглощаемости текстильных материалов ГОСТ 3816-81 [2]. Способ включает приготовление образца путем вырезания двух образцов размером 40×40 см, в центре которых намечают квадраты размером 30×30 см и накалывают на специальную игольчатую раму; его приведение в контакт с жидкостью путем помещения стержня с образцами в стеклянный стакан с водой; выдержку осуществляют в течение одного часа, затем образцы вынимают и встряхивают, снимают пинцетом с игл и вырезают из них намеченные ранее квадраты; взвешивание и расчет по формуле:

где m_B - масса влажного образца, г;

m_C - масса сухого образца, г.

Способ обеспечивает определение водопоглощаемости текстильных материалов при непосредственном соприкосновении с водой, однако данный способ характеризуется сложностью и низкой точностью при исследовании объемных пористых текстильных материалов из полиэфирных волокон, связанной с необходимостью вырезания исследуемых образцов из пропитанных материалов, приводящей к частичной потере воды.

Решаемая задача - повышение точности измерения водопоглощаемости объемных текстильных материалов из полиэфирных волокон при упрощении технологии определения. Задача решается путем приготовления образца, его приведения в контакт с жидкостью, выдержку, взвешивание и расчет водопоглощаемости по формуле:

причем формование заготовки осуществляют путем вырубки центрального элемента из образца исследуемых объемных материалов из полиэфирных волокон, сборку пакета, состоящего из четырех слоев (фиг.1), контакт с жидкостью осуществляют путем капельной подачи воды в количестве 5 капель (фиг.2), выдержку осуществляют в течение 5 мин, а перед взвешиванием образцы разбирают поэлементно (фиг.3).

Пример конкретного выполнения

Для проведения исследований выбраны материалы из 100% полиэфирных волокон “Полартек” серий 200, разработанные фирмой “Malden Mills”, которые являются одними из самых распространенных при изготовлении спортивной одежды. Они представляют собой рыхлые трехслойные материалы, центральный слой представляет собой трикотажное основовязаное полотно, лицевой и изнаночный слои - ворсовые - могут иметь как однородную одинаковую структуру, так и разную по фактуре поверхности.

На втором этапе эксперимента выбран материал с наименьшим углом смачивания “Полартек”200, изнаночная сторона которого с ворсовой поверхностью, имитирующая пиллинг, а лицевая с ворсовой поверхностью в мелкий рубчик.

Технология определения водопоглощаемости объемных текстильных материалов образцов исследуемых объемных материалов включала приготовление образца диаметром D=50 мм и толщиной h=4 мм; вырубку центрального элемента диаметром d=25 мм; сборку пакета образцов, состоящего из 4 слоев (фиг.1). На основании предварительных исследований установлено, что в процессе пропитки насыщение центрального слоя образца осуществляется за 55 минут, а верхнего периферийного слоя №2 за 240 минут, исходя из этого, устанавливается необходимое количество образцов для исследования. Для того чтобы проследить кинетику перемещения влаги в одном слое образца материала, необходимо, чтобы и центральный и периферийный слои прошли процесс насыщения. За время насыщения верхнего периферийного слоя №2 пропитка происходит в трех слоях центрального элемента, поэтому предлагается использовать четыре слоя образцов исследуемого материала. Нумерация образцов выполняется от центрального слоя к периферийному. После вырубки производится поэлементно взвешивание образцов согласно их нумерации с точностью до 0,005 г. Образцы укладываются слоями в соответствии с нумерацией сверху вниз. Методика проведения эксперимента включает насыщение водой исследуемого материала путем капельной подачи воды в количестве 5 капель. Пропитка осуществляется в течение времени τ=5 минут, после чего образцы разбираются поэлементно и взвешиваются согласно нумерации, далее образцы собираются в той же последовательности. Через 5 минут процесс повторяется, далее опять, и так до установления сорбционного равновесия элемента верхнего периферийного слоя №2. Определение водопоглощаемости только для центрального слоя повышает достоверность результатов за счет исключения краевого эффекта, характеризуется неоднородностью распределения воды по радиусу.

Следующим этапом выполняется обработка полученных данных, а именно определение водопоглощаемости П_в, %, по формуле:

где m_B - масса влажного образца, г;

m_C - масса сухого образца, г.

Результаты экспериментальных исследований представлены в табл.1.

Реализация способа определения водопоглощаемости позволила исключить операцию вырезания образца из пропитанного материала и потерю воды, обеспечивая повышение точности определения и упрощение технологии.

Таблица 1Результаты экспериментальных исследований водопоглощения материала “Полартек” 200 из полиэфирных волоконВремя t, минВодопоглощение П_B, %Н*=0,0002 мН=0,0006 мН=0,001 мН=0,0014 м20868240040976203,806010921003,8080102030811,50100103646011,50120106066011,50140103687611,501601044106084,6018010441036276,9020010441036384,6022010441048569,2024010601048761,50Н* - расстояние от поверхности контакта до центра исследуемого слоя

Список литературы

1. Пат. 2144660 РФ 7 G 01 N 15/08, 15/02 Способ определения поглощения жидкости какой-либо поверхностью материала, Тютиков С.С., Мерзляков А.В. Опубл. 20.01.2000 Бюл. №2.

2. ГОСТ 3816-81 Полотна текстильные. Методы определения гигроскопических и водоотталкивающих свойств. - Взамен ГОСТ 3816 - 61. - М.: Издательство стандартов, 1981.

Использование: при испытаниях и оценке качества объемных текстильных материалов из полиэфирных волокон. Сущность: способ включает приготовление образца, приведение его в контакт с жидкостью, выдержку, взвешивание и расчет водопоглощаемости (%) по формуле:

где m_B - масса влажного образца, г, m_C - масса сухого образца, г. Формование заготовки осуществляют, вырубая центральный элемент из образца исследуемых объемных материалов из полиэфирных волокон и производя сборку пакета, состоящего из четырех слоев, нумерация которых выполняется от центрального слоя к периферийному, контакт с жидкостью осуществляют путем капельной подачи воды в количестве 5 капель, выдерживая в течение 5 мин, причем перед взвешиванием образцы разбирают поэлементно, расчет водопоглощаемости производят для центрального слоя после установления сорбционного равновесия элемента верхнего периферийного слоя №2. Технический результат - повышение точности измерений. 1 табл., 3 ил.

Способ определения водопоглощаемости объемных текстильных материалов из полиэфирных волокон, включающий приготовление образца, его приведение в контакт с жидкостью, выдержку, взвешивание и расчет водопоглощаемости по формуле, %:

где m_B - масса влажного образца, г;

m_C - масса сухого образца, г,

отличающийся тем, что формование заготовки осуществляют, вырубая центральный элемент из образца исследуемых объемных материалов из полиэфирных волокон и производя сборку пакета, состоящего из четырех слоев, нумерация которых выполняется от центрального слоя к периферийному, контакт с жидкостью осуществляют путем капельной подачи воды в количестве 5 капель, выдерживая в течение 5 мин, причем перед взвешиванием образцы разбирают поэлементно, расчет водопоглощаемости производят для центрального слоя после установления сорбционного равновесия элемента верхнего периферийного слоя №2.