СПОСОБ ОЦЕНКИ УСТОЙЧИВОСТИ ТЕКСТИЛЬНОГО МАТЕРИАЛА К ДЕЙСТВИЮ СВЕТОПОГОДНЫХ ФАКТОРОВ Российский патент 2013 года по МПК G01N17/00 

Изобретение относится к текстильному материаловедению и предназначено для оценки качества материалов, эксплуатируемых на открытом воздухе и подверженных действию светопогодных факторов, по показателю поступившей в зону расположения образцов энергии суммарной, прямой и рассеянной солнечной радиации и может быть использовано для периодических испытаний.

Известен метод оценки качества тканей, выпускаемых в соответствии с ГОСТ 11209-85 «Ткани хлопчатобумажные и смешанные для спецодежды. Технические условия», заключающийся в том, что основные физико-механические показатели определяются испытаниями разрывной и раздирающих нагрузок по ГОСТ 3813-72.

Перечисленные показатели с достаточной достоверностью дают представление о первоначальных исходных свойствах тканей и выполняют свою задачу, однако показатели упомянутых свойств не дают характеристики тканей при эксплуатации, так как отсутствует показатель, по которому можно оценить качество тканей после воздействия светопогодных факторов, а также определить их эксплуатационную надежность, уровень безопасности их для жизни и здоровья населения.

Известен по патенту RU 2243538, G01N17/00 способ ускоренных испытаний на стойкость к старению пластмасс при повышенной температуре (на 10-20°C ниже температуры начала структурного перехода полимерного материала) под воздействием ультрафиолетового излучения дозой 20-60 В·с/см² ртутной лампой в интервале волн 300-400 нм до изменения цветовых характеристик. Технический результат изобретения заключается в сокращении времени испытаний, он приемлем на ранних стадиях разработки базовых и новых термо-светостабилизированных полимерных материалов, а также на стадии отбраковки пластмасс с недостаточно эффективными термо-светостабилизирующими рецептурами. Недостатком этого способа является существенное различие модельных условий, предлагаемых в эксперименте, с реальными условиями солнечного излучения на поверхности земли. Испытание под воздействием излучения ртутной лампой не имитирует условия эксплуатации изделий в естественной среде. Изобретение не содержит нового количественного способа оценки стойкости полимерных материалов к действию достаточно полного комплекса светопогодных факторов, и для оценки устойчивости текстильного материала он не подходит.

Наиболее близким к заявляемому способу оценки устойчивости текстильных материалов к действию светопогодных факторов является способ, описанный авторами Ф.X.Садыковой, Д.М.Садыковой, Н.И.Кудряшовой в учебнике для вузов «Текстильное материаловедение и основы текстильных производств». - М.: Легпромбытиздат, 1989 г., стр.249-251 (прилагается), в котором определенное количество образцов текстильного материала (проб) закрепляются на экспонирующих поверхностях (деревянных рамах), лицевая сторона материалов обращена на юг, под углом 45° к горизонту. Образцы экспонируют на открытом воздухе, в течение нескольких месяцев воздействуют естественным светом, теплом, осадками, затем, по истечении заданного времени, часть экспонированных образцов снимают и испытывают в лаборатории, определяя коэффициент сохранения свойств (K_i) или их потери (K_n) в процентах по формулам

или

За период экспонирования при достаточном количестве испытаний составляется кинетическая зависимость потери свойств по формуле

где P_i - значение показателя после испытаний к моменту времени t_i;

P₀ - значение исходного показателя до экспонирования;

t_i - время экспонирования.

Получаемая таким образом оценка имеет своим недостатком ограниченность своего применения, так как распространяется только на условия данного испытания, в связи с тем, что время t учитывает только длительность экспонирования в днях, неделях или месяцах и т.д. и не учитывает их изменяемость в связи с сезонностью года, с широтой и климатом местности.

Результаты испытаний нельзя использовать для прогнозирования устойчивости материала к действию светопогодных факторов, например, в другой по широте местности, в другой климатической зоне, в отличную от использованной продолжительность экспозиции, ее начало и окончание. Подобного рода сравнительная оценка позволяет установить только ориентировочные ранжированные ряды устойчивости различных материалов, участвующих в данном опыте, к действию светопогодных факторов, без их количественной оценки.

Техническим результатом заявляемого изобретения является устранение вышеуказанных недостатков, а именно повышение достоверности и объективности оценки устойчивости текстильного материала в процессе воздействия естественных светопогодных факторов за счет одновременного непрерывного учета, измерения, регистрации и интегрирования количества поступившей в зону расположения образцов энергии суммарной, прямой и рассеянной, солнечной радиации, определяющей количественную характеристику устойчивости текстильного материала к действию светопогодных факторов в виде единиц инсоляционного индекса; возможность прогноза эксплуатационной надежности текстильных материалов, сроков эксплуатации изделий.

Поставленная задача достигается тем, что в предлагаемом способе оценки устойчивости текстильного материала к действию светопогодных факторов, включающем подготовку образцов материала, испытания исходных прочностных свойств, фиксацию образцов материала на экспонирующей поверхности лицевой стороной на юг под углом 45° к горизонту, воздействие на них естественных светопогодных факторов путем экспонирования на открытом воздухе не менее одного года-полутора лет и периодические через один-два месяца испытания разрывной нагрузки экспонированных образцов материала в лаборатории с составлением кинетической зависимости потери разрывной нагрузки во время экспонирования , одновременно учитывают, измеряют, регистрируют и интегрируют непрерывно меняющееся количество поступившей в зону расположения образцов энергии Q суммарной, прямой и рассеянной солнечной радиации в МДж/м², составляют кинетическую зависимость накопления энергии радиации за время экспонирования ∑Q=ƒ(t) и путем графических построений совмещают ее с кинетической зависимостью потери прочности таким образом, чтобы начало координат и текущие значения t совпадали и отражали связь зависимости потери прочности от количества накопленной энергии ∑Q, то есть

которую используют как количественную характеристику устойчивости текстильного материала к действию светопогодных факторов в виде единиц инсоляционного индекса, определяемого путем выявления длительности экспонирования, приводящего к 35%-ной потере разрывной нагрузки материала, далее определяют количество энергетических воздействий суммарной солнечной радиации, вызывающее 35%-ную потерю разрывной нагрузки, и рассчитывают устойчивость текстильного материала в виде единиц инсоляционного индекса (1 единица=100 МДж/м²).

Новизной заявляемого способа оценки является наряду с измерением падения разрывной нагрузки дополнительное измерение, регистрация и интегрирование количества поступившей в зону расположения испытуемых образцов энергии суммарной солнечной радиации и использование ее как количественной характеристики устойчивости.

Суть количественной характеристики проявляется в том, что она показывает энергетические затраты, которые являются необходимыми для деструкции материала, для снижения его разрывной нагрузки.

Универсальность количественной характеристики проявляется в том, что она, в отличие от известных сравнительных методов, измеряет в физических единицах действие светопогоды одновременно с измерением падения разрывной нагрузки и распространяется не только на условия данного эксперимента, а также для прогнозирования устойчивости в другой по широте местности, для других сроков и режимов эксплуатации. Пользуясь значением инсоляционного индекса и мониторингом поступления суммарной солнечной радиации определенной местности, прогнозируют устойчивость материалов, срок носки изделий в этой местности.

Оценку устойчивости текстильного материала по предлагаемому способу осуществляют с использованием следующей аппаратуры и устройств:

- комплекс приборов для актинометрических наблюдений поступления суммарной солнечной радиации: пиранометр М-80 или М80М, подключенный к интегрирующему измерительному прибору, интегратору Х-603 или Х-607, или приборы других марок;

- стенд для экспонирования образцов материала на открытом воздухе;

- разрывные машины РТ-250М, РМ-3, РМ-30 или других марок.

Для лучшего понимания сущности заявляемого решения приводим результаты фактического применения изобретения.

Пример 1

Для измерения поступления суммарной солнечной радиации использовался пиранометр М-80 и интегратор Х-603, для экспонирования образцов материала на открытом воздухе в окрестностях Санкт-Петербурга в период с 23.04.2009 г. по 30.10.2010 г. использовался стенд, разрывная нагрузка тканей определялась на разрывной машине РТ-250М, в качестве материалов для испытаний использовался набор тканей в количестве четырнадцати вариантов. Условный номер варианта, волокнистый состав, поверхностная плотность, отделка приведены в таблице 1.

Оценка устойчивости текстильных материалов осуществлялась следующим способом:

- подготовка образцов материала к экспонированию путем раскроя по 15 точечных проб размером 270×175 мм из тканей вариантов 1.1-1.14, указанных в таблице 1.

- испытания исходной разрывной нагрузки неэкспонированных тканей на машине РТ-250М, раскроенных на элементарные образцы (полоски) в соответствии с ГОСТ 3813-72*, с шириной полосок 5 см в количестве 5 штук каждого варианта. Результаты испытаний исходной разрывной нагрузки приведены в таблице 1;

- фиксация с помощью ниток точечных образцов тканей без натяжения лицевой стороной к солнцу на съемных экранах шириной 12 см с ребрами, создающими воздушный зазор между тканью и опорной поверхностью;

- фиксация съемных экранов с образцами тканей на испытательных стендах, установленных на открытом воздухе на возвышенной незатеняемой площадке, имеющих устойчивый остов и экспозиционную поверхность под углом 4° к горизонту и ориентированную на юг;

- воздействие на образцы тканей естественных светопогодных факторов путем непрерывного экспонирования в течение 1-18 месяцев с одновременным измерением поступления суммарной солнечной радиации пиранометром М-80, интегрированием среднесуточных поступлений интегратором Х-603, в соответствии с ОСТ 52.04.10-83 «Актинометрия. Термины, буквенные обозначения и определение основных величин» Л. Гидрометеоиздат, 1984 г. Помесячные поступления суммарной солнечной радиации при реальной облачности в МДж/м² приведены в таблице 2.

- периодические через один-два месяца испытания разрывной нагрузки одной из выставленных для экспонирования 15 точечных проб образцов. Для этого отобранную точечную пробу образца раскраивают на элементарные образцы в виде полосок 5 см и подвергают испытаниям по ГОСТ 3813-72*. Последняя точечная проба испытывалась после 18-месячного экспонирования;

- путем сравнения разрывной нагрузки экспонированных образцов с неэкспонированными по формуле определяют относительную потерю разрывной нагрузки материалов за время их экспозиции (t_i). Результаты испытаний вариантов тканей 1.1-1.14 приведены в виде точек на фиг.1.

Фиг.1 состоит из двух графиков, верхнего, состоящего из горизонтальной оси абсцисс, представляющей количество и характеристику месяцев экспозиции (t_i), и вертикальной оси ординат, представляющей потерю разрывной нагрузки образцов в ходе экспозиции в процентах, и нижнего графика, состоящего из горизонтальной оси абсцисс, представляющей, аналогично верхнему графику, количество и характеристику месяцев экспозиции (t_i), начало координат и текущие значения t_i, которой совпадают с осью абсцисс верхнего графика и вертикальной осью ординат, представляющей суммарную энергию солнечной радиации в МДж/м².

- по полученным точкам строят кинетическую зависимость потери разрывной нагрузки за время 1-18-месячного экспонирования в виде кривых поз.1.1-1.14 на фиг.1, выходящих из одной точки, отражающей нулевую потерю прочности;

- путем суммирования месячных поступлений солнечной радиации при реальной облачности составляют кинетическую зависимость ∑Q=ƒ(t) накопления энергии радиации за время экспонирования, представленную в МДж/м² в таблице 2 и на фиг.1 в виде кривой поз.2.15, начало которой совмещают с началом экспонирования образцов материала 1.1-1.14;

- определение длительности экспонирования образцов тканей вариантов 1.1-1.14, приводящей к 35%-ной потере разрывной нагрузки осуществляют путем проведения отточки 35% на оси ординат до пересечения с кривыми поз.1.1-1.14 на фиг.1, спроектировав точки их пересечения на ось абсцисс получают ответ. Длительность экспонирования приведена в таблице 3 и составляет 0,6-13,2 месяца;

- определение количества энергетических затрат суммарной солнечной радиации, вызывающего 35%-ную потерю разрывной нагрузки, осуществляют путем проектирования точек длительности экспонирования на кривую 2.15 на фиг.1. Спроектировав точки пересечения на ось ординат получают ответ в МДж/м². Результаты представлены на фиг.1 и в таблице 3. Энергетические затраты для малосветопогодоустойчивой твароновой ткани варианта 1.14 составляют 400 МДж/м², а для более светопогодоустойчивой хлопколавсановой ткани варианта 1.1 - 3500 МДж/м².

Учитывая, что для производителей и потребителей тканей и нитей при оценке их устойчивости к действию светопогодных факторов затруднительно пользоваться четырехзначными цифрами солнечной радиации в МДж/м², то для удобства, оценку производят в виде инсоляционного индекса, каждая единица которого равна 100 МДж/м².

- значение инсоляционного индекса получают путем деления энергетических затрат суммарной солнечной радиации, вызывающих 35%-ную потерю разрывной нагрузки в МДж/м², на 100 и округлением результата деления до целого числа. Полученные значения инсоляционных индексов для исследованных тканей вариантов 1.1-1.14 приведены в таблице 3, они различны для разных тканей и составляют от 4 до 35 единиц, четко оценивая устойчивость тканей к светопогодным воздействиям.

Для подтверждения точности и универсальности заявляемого способа оценки устойчивости текстильного материала к действию светопогодных факторов сделан анализ фактических данных примера 1 осуществления, приведенных в таблицах 2 и 3 и на фиг.1.

Таблица 1 Ва
ри
ант тканей Характеристика тканей Волокнистый состав, % Поверхностная плотность, г/м² Отделка, цвет Разрывная нагрузка вдоль основы тканей на начало экспозиции Ppисх-кгс/5 см 1.1 Ткань саржа полиэфирно-хлопковая костюмная Хлопок-67% ПЭ-33% 257,0 Мерсеризованная, НО камуфляжная расцветка по крашеному фону P₀ - 144,8 1.3 Ткань саржа полиэфирнохлопковая для корпоративной одежды Хлопок-35% ПЭ-65% 242,6 ВО.МУ гладкокрашенная в синий цвет P₀ - 187.5 1.6 Ткань саржа полиэфирнохлопковая для профессиональной одежды Хлопок-33% ПЭ-67% 224,3 ВО гладкокрашенная в бирюзовый цвет P₀ - 145,4 1.5 Ткань полиэфирнохлопковая для профессиональной одежды Хлопок-35% ПЭ-65% 215,8 Гладкокрашенная в вишневый цвет P₀ - 188,7 1.7 Ткань полиэфирнохлопковая для плащей Хлопок-53% ПЭ-47% 214,0 Гладкокрашенная в черный цвет, прочное крашение P₀ - 188,7 1.8 Ткань полиэфирнохлопковая для плащей Хлопок-53% ПЭ-47% 214,0 Камуфляжная расцветка зелено-коричневая P₀ - 158,8 1.9 Ткань полиэфирнохлопковая для плащей Хлопок-53% ПЭ-47% 214,0 Гладкокрашеннная в светло-серый цвет P₀ - 181,5

1.2 Ткань саржа хлопчатобумажная с огнезащитной пропиткой Хлопок 100% 380,0 Гладкокрашенная в красный цвет P₀ - 196,0 1.11 Ткань капроновая для кожгалантерейной промышленности Капрон 100%
Нить НПА 262,0 Гладкокрашенная в красный цвет P₀ - 409,4 1.10 Ткань капроновая для кожгалантерейной промышленности с пропиткой Капрон 100%
НПА 296.0 Гладкокрашенная в красный цвет с пленочным покрытием P₀ - 409.4 Вид отделки: водоотталкивающая (ВО) малоусадочная (МУ) несминаемая (НО)

Таблица 2 Время экспонирования Поступление суммарной солнечной радиации при реальной облачности, МДж/м² годы месяцы помесячно (Q) накопленное с начала экспонирования образцов (∑Q), МДж/м² Пример 1 с 23.04.2009 по 30.10.2010* Пример 2
с 05.12.2009 по 30.10.2010** 2009 г, IV, с 23 числа 95 95 -   V 554 649 -   VI 479 1128 -   VII 577 1705 -   VIII 439 2144 -   IX 217 2361 -   Х 83 2444 -   XII 22 2466 -   XI 11 2477 с 05.12.09 9 2010 г, I 16 2493 25   II 72 2565 97   III 198 2763 295   IV 356 3119 651   V 452 3581 1113   VI 555 4136 1668   VII 685 4821 2353   VIII 432 5253 2785   IX 204 5457 2989   X 116 5573 3105 * - Пример 1 ** - Пример 2

Таблица 3 Вариант ткани Длительность экспонирования, приводящая к снижению разрывной нагрузки на 35%, месяцы* Энергетические затраты суммарной солнечной радиации, вызывающие потерю разрывной нагрузки на величину 35% от исходной, МДж/м² Значения инсоляционного индекса, усл. ед. 1.1 13,2 (начиная с апреля) 3500 35 1.2 5,0 2300 23 1.3 4,5 2100 21 1.4 5,4 2400 24 1.5 3.4 1800 18 1.6 3.2 1700 17 1.7 2,4 1200 12 1.8 2,0 1100 11 1.9 1,6 900 9 1.10 2,5 1200 12 1.11 1,5 800 8 1.12 1,4 700 7 1.13 0,8 500 5 1.14 0,6 400 4 * - Пример 1

Таблица 4 Вариант ткани Энергетические затраты солнечной радиации (МДж/м²), вызвавшие уменьшение P_p исх на величину* 20% 30% 35% 40% 50% 1.1 1800 3150 3500 4100 Свыше 5000 1.2 1500 2000 2300 3000 - 1.3 1400 1800 2100 2300 3500 1.4 1250 2200 2400 3100 5000 1.5 1300 1600 1800 2200 3100 1.6 1250 1400 1700 2000 2800 1.7 800 1000 1200 1700 2300 1.8 750 950 1100 1400 2200 1.9 700 800 900 950 1300 1.10 600 800 1200 1500 1900 1.11 300 700 800 1000 1200 1.12 350 600 700 800 1300 1.13 400 450 500 750 800 1.14 200 380 400 500 600 * Пример 1, период экспонирования с 23.04.2009 г.по 30.10.2010 г.

Кинетические зависимости потери разрывной нагрузки экспонированных тканей, представленные на фиг.1, кривыми поз.1.1-1.14, имеют двояковыпуклую форму, показывающую активное снижение прочности всех видов тканей в весенне-летние месяцы (апрель-сентябрь). В осенне-зимние месяцы (октябрь-март) разрывная нагрузка тканей остается почти неизменной.

Такую же двояковыпуклую конфигурацию имеет кривая поз.2.15 на фиг.1.

Наклонные участки относятся к месяцам интенсивного поступления солнечной радиации (апрель-сентябрь), а почти горизонтальный участок относится к месяцам наименьшего поступления (октябрь-март), т.е. по внешнему виду кривые 1.1-1.14 на фиг.1 синхронно воспроизводят накопленное поступление солнечной радиации, представленное кривой 2.15. Это указывает на тесную связь светопогодной деструкции тканей с энергетическими затратами суммарной солнечной радиации. Коэффициент корреляции между этими кривыми составляет 0,92-0,96.

Пример 2

Для дополнительного подтверждения точности и универсальности заявляемого способа оценки приведены результаты второго примера.

В примере 2 для измерения поступления суммарной солнечной радиации использовался, как и в примере 1, пиранометр М-80 и интегратор Х-603; подготовка образцов материала, экспонирование их на открытом воздухе и испытание потери разрывной нагрузки на машине РТ-250 определялись аналогично примеру 1.

Отличие примера 2 от примера 1 заключалось в сроке экспонирования, начало которого приходилось на зимние месяцы с 05.12.2009. Поступление суммарной солнечной радиации в зону образцов приведено в таблице 2. Образцы материалов в количестве восьми вариантов 1.1; 1.3; 1.5; 1.6; 1.10; 1.11; 1.13; 1.14 одинаковы с примером 1. Основные показатели тканей приведены в таблице 1.

Кинетическая зависимость потери прочности тканей в процессе экспонирования представлена на фиг.2. В таблице 5 в числителе приведены данные энергетических затрат солнечной радиации в МДж/м², вызвавшие снижение разрывной нагрузки на 35%.

Форма кривых на фиг.2 существенно отлична от кривых поз.1.1-1.14 на фиг.1, но тем не менее они, как и на фиг.1, синхронно повторяют форму кривой 2.15, отражающей накопленную энергию суммарной солнечной радиации. Причем интенсивная потеря разрывной нагрузки тканей происходит в те же месяцы весенне-летнего периода (фиг.2).

Сравнение данных энергетических затрат солнечной радиации в МДж/м², вызвавших снижение разрывной нагрузки на величину 35%, в примере 2, приведенных в числителе в таблице 5, совпадает с результатами примера 1, приведенными в знаменателе. Инсоляционный индекс также будет одинаков для примеров 1 и 2.

Совпадение значений подтверждает точность и универсальность заявляемой количественной оценки, независимой от начала и периода экспонирования.

Пример 3

Для выявления действия других факторов погоды: температуры и влажности воздуха, количества жидких, твердых и смешанных осадков, способных приводить, помимо действия солнечной радиации, к снижению разрывной нагрузки, был выполнен третий пример, позволивший сравнить в практически равных условиях деструкцию материалов, подвергшихся полному комплексу светопогодных факторов или же подвергнутых тому же комплексу за исключением суммарной солнечной радиации.

Условия выполнения примера 3 аналогичны условиям проведения примера 1. Использовался пиранометр М-80, интегратор Х-603, подготовка образцов материала и экспонирование на открытом воздухе, испытание потери прочности на машине РТ-250 определялось аналогично примеру 1.

Таблица 5 Вариант ткани Энергетические затраты солнечной радиации (МДж/м²), вызвавшие снижение разрывной нагрузки на величину 20% 30% 35% 40% 50% 1.1 1800*/1800** 3150/3150 1.3 1200/1400 1800/1800 2100/2100 2300/2300 3500/3500 1.5 1300/1300 1600/1600 1800/1800 2200/2200 3100/3100 1.6 800/1250 1400/1400 1700/1700 2000/2000 2800/2800 1.10 600/600 800/800 1200/1200 1400/1500 1900/1900 1.11 300/300 700/700 800/800 1000 /1000 1200/1200 1.13 350/400 380/450 500/500 600/750 800/800 1.14 150/200 380/380 400/400 500/500 600/600 * - в числителе данные примера 2, начало экспонирования 05.12.2009 г. ** - в знаменателе данные примера 1, начало экспонирования 23.04.2009 г.

Таблица 6 Вариант ткани Разрывная нагрузка на начало испытания,
P_p - гкс/5 см, коэффициент потери прочности K_n - % Разрывная нагрузка после 10-месячного экспонирования, P_p - кгс/5 см, коэффициент потери прочности K_n - % слой ткани, подвергнутый прямому солнечному облучению* слой ткани, защищенный от действия прямых солнечных лучей** 1.7 P_p=188,5 P_p=98,5 P_p=178.9 K_n=0% K_n=47,8% K_n=5,1% 1.8 P_p=158,8 P_p=70.8 P_p=155,1 K_n=0% K_n=55,7% K_n=2.3% 1.9 P_p=181,5 P_p=68,0 P_p=175 K_n=0% K_n=62,6% K_n=3.6% * - фиг.3, поз. 2.17 ** - фиг.3, поз. 2.18

Отличие условий выполнения примера 3 представлены на фиг.3. Для экспонирования выставлялись сдублированные с помощью ниточной строчки поз.2.16 образцы испытуемых тканей. Верхний слой, обращенный к солнцу поз.2.17, подвергался действию прямой солнечной радиации, а нижний слой поз.2.18, естественно, был затенен, подвергался частичному действию рассеянной радиации. Несмотря на то, что нижний слой ткани поз.2.18 был в равной мере с верхним слоем поз.2.17 подвержен действию температуры, влажности воздуха, почти в равной мере подвержен действию осадков, снижение разрывной нагрузки его произошло в значительно меньшей мере. В таблице 6 показано, что для трех вариантов ткани 1.7; 1.8; 1.9 процент сохранения разрывной нагрузки слоя, защищенного от прямых солнечных лучей, составил за 10 месяцев экспозиции 94,9%, 97,7%, 96,4% соответственно, а для слоя, подверженного прямому действию солнечной радиации поз.2.17, процент сохранения P_p составил 52,2%, 44,3%, 37,4%, т.е. действие прямой солнечной радиации оказалось определяющим, оно увеличило потерю разрывной нагрузки в несколько раз с 2,3-5,1% до 47,8-62,6%.

Данные примера 3, приведенные в таблице 6, подтверждают, что основным и главным разрушающим фактором светопогоды является солнечная радиация. Другие светопогодные факторы малозначительны, их действие составляет не более 2,3-5,1%. Таким образом, погрешность от их влияния на точность заявляемого способа оценки малозначима, она, естественно, не превышает указанных 2,3-5,1%, что при оценке свойств текстильных материалов находится в допустимых пределах. Если учесть, что затененный слой ткани поз.2.18 частично подвергался действию рассеянной солнечной радиации, то погрешность заявляемой оценки окажется еще меньшей.

В заявляемом изобретении для оценки светопогодоустойчивости тканей и других текстильных материалов принято целесообразным пользоваться не сравнением кривых кинетических зависимостей потери прочности, а сравнением одной представительной точки. В практике для пластмассовых материалов нашли применение точки, отражающие потерю прочности на 10%, 50% или 100%. Для текстильных материалов целесообразно пользоваться значением 35%-ной потери прочности, т.к. начальный период, связанный с потерей разрывной нагрузки от 0 до 20% от исходной характерен тем, что, помимо потери прочности от деструкции, происходит ее возрастание из-за структурных преобразований, таких как усадка и изменение линейной плотности. Оценка с 10-20%-ной потерей прочности не может быть принята, т.к. результаты испытания носят неустойчивый характер, имеют погрешности.

Оценка по 50 и 100%-ной потере разрывной нагрузки имеет своим недостатком длительность испытания и возможный разброс данных.

Заявляемая оценка по 35%-ной потере прочности оптимальна тем, что повышается точность при достаточной экономичности, т.к. испытание большинства материалов возможно в течение одного весенне-летнего периода. Подтверждающие данные приведены в таблицах 4 и 5.

Для подтверждения точности и универсальности заявляемой количественной оценки в таблицах 4 и 5 приведены данные энергетических воздействий солнечной радиации (МДж/м²), вызывающих уменьшение разрывной нагрузки тканей на 20, 30, 35, 40 и 50% от исходной. Данные таблиц 4 и 5 достоверно характеризуют объективность оценки с помощью энергетических затрат солнечной радиации и, в первую очередь, энергии, приводящей к уменьшению разрывной нагрузки на 35% от исходной. Количественная характеристика устойчивости текстильного образца к действию светопогодных факторов в МДж/м² достоверно оценивает светопогодоустойчивость тканей с различным волокнистым составом: хлопчатобумажные, хлопкополиэфирные, капроновые, аримидные, СВМ, твароновые и полипропиленовые; с различной заключительной отделкой: мерсеризованные, с водоотталкивающей пропиткой, с огнезащитной пропиткой, со светостабилизатором, гладкокрашенные, неокрашенные, набивные по окрашенной основе.

Для производителей и потребителей тканей и нитей затруднительно пользоваться при оценке устойчивости к действию светопогодных факторов четырехзначными цифрами солнечной радиации в МДж/м². Для удобного использования предлагаемого способа оценки количество энергетических воздействий суммарной солнечной радиации оценивается в виде условных единиц, каждая из которых равна 100 МДж/м².

Оценка устойчивости тканей к действию светопогодных факторов в виде целых одно- и двузначных условных единиц инсоляционного индекса точна и удобна, т.к., несмотря на свою условность, она отражает физическое содержание в виде накопленной энергии суммарной солнечной радиации, приводящей к 35%-ной потере разрывной нагрузки. Данная оценка может быть основой для нормирования и прогнозирования сроков службы изделий.

Таким образом, заявляемая совокупность действий обеспечивает достижение технического результата, указанного выше.

Изобретение относится к текстильному материаловедению и предназначено для оценки устойчивости прочностных свойств материалов, эксплуатируемых на открытом воздухе и подверженных действию светопогодных факторов, по показателю поступившей в зону расположения образцов энергии суммарной, прямой и рассеянной/солнечной радиации, снижающей разрывную нагрузку материала на 35% от исходной. Способ оценки устойчивости текстильного материала к действию светопогодных факторов включает подготовку необходимого количества образцов материала, испытания их исходной разрывной нагрузки, фиксацию их на стенде с экспонирующей, наклонной под углом 45° к горизонту, ориентированной на юг поверхностью, воздействие на испытуемые материалы естественных светопогодных факторов на открытом воздухе не менее одного года и периодические, через один-два месяца, испытания разрывной нагрузки части экспонированных образцов материала. Путем сравнения свойств экспонированных образцов с неэкспонированными определяют относительную потерю разрывной нагрузки и составляют кинетическую зависимость потери прочности во время экспонирования. Одновременно с экспонированием образцов измеряют, регистрируют и интегрируют количество поступившей в зону расположения образцов энергии суммарной, прямой и рассеянной, солнечной радиации в МДж/м, после чего составляют кинетическую зависимость накопления энергии радиации за время экспонирования. С помощью графических построений совмещают ее с кинетической зависимостью потери разрывной нагрузки таким образом, чтобы начало и текущие значения времени экспонирования совпадали и отражали связь зависимости потери прочности от количества накопленной энергии солнечной радиации, которую используют как количественную характеристику устойчивости текстильного материала к действию светопогодных факторов в виде единиц инсоляционного индекса. Для этого определяют длительность экспонирования, приводящего к 35%-ной потере разрывной нагрузки материала, и далее определяют количество энергетических воздействий суммарной солнечной радиации в МДж/м², вызывающее 35%-ную потерю разрывной нагрузки, и рассчитывают устойчивость текстильного материала в виде единиц инсоляционного индекса (1 единица=100 МДж/м²). Техническим результатом изобретения является повышение достоверности и объективности оценки за счет универсальной количественной характеристики устойчивости текстильного материала в виде единиц инсоляционного индекса. 6 табл., 3 ил.

Способ оценки устойчивости текстильного материала к действию светопогодных факторов, включающий подготовку образцов материала, испытания исходных прочностных свойств, фиксацию образцов на экспонирующей поверхности, воздействие на них естественных светопогодных факторов путем экспонирования на открытом воздухе не менее одного года - полутора лет и периодическими, через один - два месяца, испытаниями прочности экспонированных образцов материала, составлением кинетической зависимости потери прочности во время экспонирования

где Р_i - значение разрывной нагрузки после экспонирования к моменту времени t_i;
Р₀ - значение исходной разрывной нагрузки до экспонирования;
t_i - время экспонирования;
отличающийся тем, что одновременно измеряют, регистрируют и интегрируют количество поступившей в зону расположения образцов энергии Q суммарной, прямой и рассеянной, солнечной радиации в МДж/м², после чего составляют кинетическую зависимость ∑Q=f(t) накопления энергии радиации за время экспонирования t и путем графических построений совмещают ее с кинетической зависимостью потери прочности таким образом, чтобы начало координат и текущие значения t совпадали и отражали связь зависимости потери прочности от количества накопленной энергии ∑Q, то есть которую используют как количественную характеристику устойчивости текстильного материала к действию светопогодных факторов, в виде единиц инсоляционного индекса, определяемого путем выявления длительности экспонирования, приводящего к 35%-ной потере разрывной нагрузки материала, и далее определяют количество энергетических воздействий суммарной солнечной радиации, вызывающее 35%-ную потерю разрывной нагрузки, и рассчитывают устойчивость текстильного материала в виде единиц инсоляционного индекса (1 единица=100 МДж/м²).