Способ определения устойчивости текстильного материала к действию светопогодных факторов Российский патент 2019 года по МПК G01N17/00 

Изобретение относится к текстильному материаловедению и предназначено для определения эксплуатационных свойств материалов, эксплуатируемых на открытом воздухе и подверженных светопогодному износу, путем определения длительности их безопасной эксплуатации с учетом различных климатических зон, с различными режимами прерывистого или непрерывного воздействия светопогоды.

Известен метод оценки качества тканей, выпускаемых в соответствии с ГОСТ 11209-2014 «Ткани хлопчатобумажные и смешанные для спецодежды. Технические условия», заключающийся в том, что основные физико-механические показатели определяются испытаниями разрывной и раздирающей нагрузок по ГОСТ 3813-72 и устойчивостью к истиранию по плоскости в циклах, по ГОСТ 18976-73.

Перечисленные показатели с достаточной достоверностью дают представление о первоначальных исходных свойствах тканей и выполняют свою задачу. Однако, показатели указанных свойств не дают возможности определить длительность безопасного периода светопогодного износа, так как износ осуществляется путем истирания, в условиях лаборатории, без действия светопогодных факторов, что не позволяет определить эксплуатационную надежность материала, безопасный период светопогодного износа.

Стойкость к фотоокислительной деструкции (ускоренный аналог стендового светопогодного испытания) вискозных и смешанных тканей в соответствии с ГОСТ 10793-64 определяют на приборе дневного света (ПДС) системы ЦНИХБИ. Элементарные пробы (полоски) ткани кладут на лампы дневного света и перед облучением смачивают трижды 0,5 процентным раствором перекиси водорода и смачивателя типа синтанол ДС-10 в дистиллированной воде. Затем пробы непрерывно облучают в течение 4 ч при систематическом смачивании через каждый час. Износ от фотоокислительной деструкции оценивают процентным изменением разрывной нагрузки.

Четырехчасовой цикл воздействия на хлопчатобумажные и вискозные ткани с увлажнением через каждый час, соответствует, примерно, 75-суточному воздействию светопогоды.

Недостатком этого метода является его неточность, т.к. условия фотоокислительных испытаний с помощью ламп дневного света и окислительных реактивов не воспроизводят естественное действие солнца и других факторов погоды (осадков, температуры воздуха, пара).

В анализе различного вида износа текстильных материалов, проведенном авторами Г.Н. Кукиным, А.Н. Соловьевым, А.И. Кобляковым в учебнике для вузов «Текстильное материаловедение (текстильные полотно и изделия». - М.: Легпромбытиздат, 1992. - С. 212-216 и 223-226 (прилагается) показано, что для характеристики износа существует значительный ряд критериев:

- снижение прочности, выносливости при многократном деформировании;

- уменьшение числа истирающих циклов до разрушения пробы;

- уменьшение вязкости раствора вещества, составляющего изделие;

- уменьшение кондиционной массы;

- увеличение проницаемости;

- количество видимых повреждений (потертостей, дыр, пиллей и др.).

С помощью описанных в учебнике критериев нет возможности определить длительность безопасного светопогодного износа в процессе прерывистого сезонного графика эксплуатации. Инсоляционный критерий светопогодного износа, основанный на количественных энергетических воздействиях погоды в виде суммарной, прямой и рассеянной солнечной радиации не приведен и не описан.

Наиболее близким к заявляемому способу оценки устойчивости текстильного материала к действию светопогодного износа является способ по патенту на изобретение RU 24811567 С2 МПК G01 №17/00 (2006.01) «Способ оценки устойчивости текстильного материала к действию светопогодных факторов», в котором определенное количество образцов текстильного материала (проб) закрепляют на экспонирующей поверхности стенда, воздействуют на них естественными светопогодными факторами путем непрерывного экспонирования на открытом воздухе в течение одного-полутора лет и периодическими, через один-два месяца испытаниями прочности экспонированных образцов материала, составлением кинетической зависимости потери прочности во время экспонирования при этом измеряют, регистрируют и интегрируют количество поступившей в зону расположения образцов энергии Q суммарной, прямой и рассеянной солнечной радиации в МДж/м² в количестве, необходимом для снижения исходной прочности на 35%, которое используют как показатель устойчивости текстильного материала к действию светопогодных факторов в виде единиц инсоляционного индекса (1 единица = 100 МДж/м²).

Достоинством этого способа является то, что он для выявления устойчивости материала к действию светопогодных факторов, учитывает энергетические затраты суммарной солнечной радиации, необходимые для снижения исходной прочности на условную величину - 35% от начального значения. Но, определяя светопогодоустойчивость в единицах инсоляционного индекса (И_и), известный метод не отвечает на вопрос пригодности материала, подвергнутому светопогодному износу, для конкретных условий эксплуатации, так как не учитывает соответствия материала нормативным требованиям, а характер интенсивности светопогодного воздействия предусматривает только круглосуточное многомесячное непрерывное экспонирование.

Техническим результатом заявляемого изобретения является устранение вышеуказанных недостатков, повышение достоверности и объективности способа оценки устойчивости материала к действию светопогодных факторов за счет определения энергетических затрат суммарной солнечной радиации, снижающих исходную прочность материала до нижнего значения нормативных требований, при условиях непрерывного или прерывистого сезонного графика эксплуатации, с учетом светопогодных особенностей местности. Длительность естественного накопления этих затрат определяет гарантированную длительность безопасного периода светопогодного износа.

Поставленная задача достигается тем, что в предлагаемом способе определения устойчивости текстильного материала к действию светопогодных факторов, включающем выбор значения нормированной эксплуатационной нагрузки Р_норм, подготовку образцов материала, испытания исходных прочностных свойств, фиксацию образцов на экспонирующей поверхности, воздействие на них естественных светопогодных факторов путем экспонирования на открытом воздухе, периодические испытания прочности экспонированных образцов P_i с одновременным измерением, регистрированием и интегрированием круглосуточного многомесячного поступления в зону расположения образцов энергии Q суммарной, прямой и рассеянной солнечной радиации в МДж/м², после чего составляют кинетическую зависимость ΣQ=ƒ(t) накопления энергии радиации за время экспонирования, t, при этом кинетическую зависимость накопления суммарной солнечной радиации за время экспонирования в условиях прерывистого сезонного графика эксплуатации текстильных материалов определяют в течение периода, охватывающего два-три астрономических весенне-летних сезона, при этом солнечную радиацию измеряют и дифференцируют по часам, а устойчивость текстильного материала к действию светопогодных факторов в виде длительности безопасного периода светопогодного износа в сезонах, S, определяют по формуле

где ΣQ_икси - затраты энергии суммарной солнечной радиации, необходимой для снижения исходной прочности материала до нижнего нормативного значения в МДж/м², граничащего с недопустимым уровнем, при котором дальнейшая эксплуатация изделия не гарантирована;

ΣQ_{возд.сез} - энергия суммарной прямой и рассеянной солнечной радиации, поступившей в зону расположения образцов за сезон, в МДж/м²; причем, ΣQ_икси вычисляют по коэффициенту запаса прочности n по формуле

и строят график n=ƒ(t), и далее по графику нормирования запаса прочности n_норм определяют точку их пересечения, находят интервал безопасного износа и его длительность в месяцах, L_икси, при условии круглосуточного многомесячного экспонирования материала, проектируя интервал безопасного периода светопогодного износа на график ΣQ=ƒ(t), определяют значение ΣQ_икси в МДж/м², а для вычисления ΣQ_{возд.сез}, замеренные в ходе экспонирования дифференцированные по часам ежесуточные поступления солнечной радиации, суммируют в соответствии с прерывистым сезонным графиком, определяют сезонное светопогодное воздействие на материал ΣQ_{возд.сез} в МДж/м².

Существенными признаками заявляемого способа является взаимосвязанная совокупность действий при способе определения устойчивости текстильного материала к действию светопогодных факторов. При известности отдельных приемов, таких как выбор нормированной эксплуатационной нагрузки Р_норм, определение коэффициента запаса прочности материала n, составлением кинетической зависимости потери прочности в процессе экспонирования составлением кинетической зависимости накопления энергии Q суммарной, прямой и рассеянной солнечной радиации ΣQ=ƒ(t), в МДж/м², только полная совокупность заявленных признаков, последовательность их выполнения с дополнительными приемами, изложенными в формуле изобретения, обеспечивает получение новых результатов, изложенных выше, которые обеспечивают изобретательский уровень созданного решения.

Для лучшего понимания способа определения устойчивости текстильного материала к действию светопогодных факторов в виде длительности безопасного периода светопогодного износа при n_исх≥n≥n_норм в сезонах S, в условиях прерывистого сезонного графика эксплуатации с использованием формулы

представлена фигура 1, кривые 1.1-1.8 которой позволяют графически вычислить значения ΣQ_икси, и таблица 1, представляющая матрицу ежесуточного поступления суммарной солнечной радиации, измеренной и дифференцированной по часам суток и месяцам года, позволяющей вычислить ΣQ_{возд.сез} в ходе прерывистого сезонного графика эксплуатации.

В результате расчета по приведенной формуле вычисляется суммарная длительность безопасного экспонирования при заданном сезонном прерывистом графике в сезонах S.

Фиг. 1 состоит из трех графиков а, б, в. Графики а и б однотипные, состоящие из горизонтальной оси абсцисс, представляющих количество и название месяцев экспонирования t, и вертикальной оси ординат, представляющей собой n значение коэффициентов запаса прочности тканей поз. 1.1, 1.2, 1.5, 1.6 на рис. 1а и поз. 1.3, 1.4, 1.7, 1.8 - на фиг. 1б, определяемых по формуле

Кривые поз. 1.1-1.8 отражают кинетический график n=ƒ(t) изменения коэффициентов n запаса прочности восьми вариантов тканей в ходе их светопогодного экспонирования, график поз. 1.9 определяет нормированное значение n_норм, точка пересечения графиков n=ƒ(t) и n_норм определяет границу интервалов безопасного, при n_исх≥n>n_норм, и опасного, при n<n_норм, светопогодного износа, проекция точек пересечения на ось t, определяет длительность безопасного периода L_икси в месяцах при условии круглосуточного многомесячного экспонирования.

График в на фиг. 1 состоит из оси абсцисс t, представляющей, как и на графиках а и б, количество и название месяцев экспонирования t, и вертикальной оси ординат, представляющей значение ΣQ в МДж/м².

Кривая поз. 2.9-I представляет собой кинетическую зависимость ΣQ=ƒ(t) накопления энергии суммарной прямой и рассеянной, солнечной радиации, поступившей за время t экспонирования образцов тканей при условии круглосуточного многомесячного износа.

Проекция точек пересечения графиков n=ƒ(t) и n_норм на кривую поз. 2.9-I определяет значение ΣQ_икси. Схема вычисления ΣQ_икси показана в виде стрелок на кривой поз. 2.9-I.

В заявляемом способе срок экспонирования принимается достаточным для выявления светопогодного износа в зоне нижнего нормативного значения прочности, но не более периода трех астрономических весенне-летних сезонов, при которых происходит основной светопогодный износ материала.

Кривые поз. 1.1-1.8 отражают кинетический график n=ƒ(t) изменения коэффициента запаса прочности материалов, где:

- ткань плащевая водозащитная, волокнистый состав - 100% полиэфир;

- ткань для курток и брюк профессиональной одежды - 100% хлопок;

- ткань для защитных костюмов - 100% хлопок;

- ткань плащевая водозащитная - 100% полиамид;

- ткань смесовая для профессиональной одежды - 50% хлопок, 50% полиэфир;

- ткань для защитной одежды - 67% полиэфир, 33 хлопок;

- ткань смесовая для профессиональной одежды - 53% хлопок, 47% полиэфир;

- ткань подкладочная - 100% хлопок.

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

- стенд для экспонирования образцов материала на открытом воздухе;

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

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

- приборный комплекс УАР (установка актинометрическая регистрирующая) для почасового суточного дифференцирования солнечной радиации с компьютерной обработкой данных.

В примерах 1 и 2 приведены результаты фактического применения заявляемого решения.

ПРИМЕР 1

Задача. Определить устойчивость тканей к действию светопогодных факторов, восьми вариантов (см. таблицу 2, графы 1-6), предназначенных для изготовления специальной и защитной одежды, эксплуатируемой в летнее время вне помещения ежедневно с 10 до 14 часов в Ростовской области. Сезоны эксплуатации: с 01.05 по 31.10. Устойчивость тканей определить в виде длительности безопасного срока светопогодного износа, вычислив число сезонов безопасной эксплуатации.

Решение поставленной задачи начиналось с определения нормированной эксплуатационной нагрузки Р_норм исходя из назначения тканей и условий эксплуатации. Этот показатель согласовывается и устанавливается заказчиками и изготовителями продукции.

Р_норм для профессиональной защитной одежды принято из условия равной прочности тканей и ниточных соединений швов одежды, равной 250Н (25,48 кгс) на полоску шириной 5 см. Это требование ЦНИИШП, ведущей ведомственной организации, отраженное в п. 5.5.6 ГОСТ 12.4-297-2013 «ССТБ. Одежда специальная для защиты от повышенных температур, теплового излучения, конвективной теплоты, выплесков расплавленного металла, контакта с нагретыми поверхностями, кратковременного воздействия пламени. Технические требования и методы испытаний. - М., 2013».

Экспериментальная часть оценки светопогодного износа текстильных материалов осуществлялась методом стендовых натурных испытаний в Ростовской области следующим способом:

- подготовка образцов материала к экспонированию велась в соответствии с ГОСТ Р 55307-2012 путем раскроя по 15 точечных проб размером 270×175 мм из тканей 8-ми вариантов, указанных в графе 1 таблицы 2;

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

- фиксация с помощью ниток точечных проб тканей без натяжения лицевой стороной к солнцу на съемных экранах шириной 12 см с ребрами, создающими воздушный зазор между тканью и опорной поверхностью по ГОСТ Р 55307-2012;

- 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 45° к горизонту и ориентированную на юг по ГОСТ Р 55307-2012;

- воздействие на образцы тканей естественных светопогодных факторов путем непрерывного экспонирования в течение 1-30 месяцев с одновременным измерением поступления суммарной солнечной радиации пиранометром М-80, интегрированием среднесуточных поступлений интегратором Х-603, почасовое суточное дифференцирование поступающей суммарной солнечной радиации осуществлялось с помощью приборного комплекса УАР с компьютерной обработкой данных в соответствии с ОСТ 52.04.10-83. Почасовые поступления суммарной солнечной радиации в Ростовской области приведены в таблице 3, помесячные - в таблице 3;

- испытания разрывной нагрузки одной из выставленных для экспонирования 15 точечных проб осуществляли с периодом 2-3 месяца. Для этого отобранную точечную пробу раскраивали на элементарные образцы в виде полосок шириной 5 см и подвергали испытаниям по ГОСТ 3812-72*. Последняя точечная проба испытывалась после 30-месячного экспонирования периода, охватывающего три астрономических весенне-летних сезонов с 23.03.2014 по 22.09.2016 г.;

- соответствие прочности материала техническим требованиям определяли путем вычисления меняющегося коэффициента запаса прочности n по формуле где Р_норм=250Н (25,48 кгс) - нормированная эксплуатационная нагрузка принята одинаковой для всех вариантов испытуемых тканей.

Коэффициент запаса прочности тканей на начало экспонирования n_исх составил от 2,5 до 7,9 (графа 8 таблицы 2). Меняющееся значение коэффициента запаса прочности n в ходе светопогодного экспонирования представлено в виде точек на кривых 1.1-1.8 фиг. 1а и 1б. Номера кривых поз. 1.1-1.8 на фиг. 1, а и 1, б соответствуют номеру варианта тканей 1.1-1.8 в таблице 2, графа 1. Снижение разрывной нагрузки P_i в ходе светопогодного воздействия в течение 18 месяцев уменьшает значение коэффициента запаса прочности тканей вариантов 1.1-1.8 с 2,5-7.9 до 0,23-2,5. Ткани пяти вариантов (1.8, 1.4, 1.7, 1.6, 1.1) имели значение n меньше единицы, т.е. 0,23; 0,43; 0,72; 0,8; 0,7 соответственно. Ткани вариантов 1.2 и 1.5 имели значение n более единицы, т.е. 1,35 и 1,8 после 30-месячного экспонирования. Эти данные представлены на фиг. 1.

Графики а и б на фиг. 1 однотипные, состоящие из горизонтальной оси абсцисс, представляющих количество и название месяцев экспонирования t, и вертикальной оси ординат, представляющей собой n значение коэффициентов запаса прочности тканей поз. 1.1, 1.2, 1.5, 1.6 на рис. 1а и поз. 1.3, 1.4, 1.7, 1.8 - на фиг. 1б, определяемых по формуле Кривые поз. 1.1-1.8 отражают кинетический график n=ƒ(t) изменения коэффициентов запаса прочности восьми вариантов тканей n в ходе их светопогодного экспонирования. График поз. 1.9 характеризует нормированное значение п, принятое равным единице, т.е. n_норм=1.

^* Разрывная нагрузка полоски тканей шириной 5 см, раскроенной вдоль основы и испытанной по ГОСТ 3813-72 на начало экспонирования, кгс/5 см;

^** Нормированная эксплуатационная нагрузка Р_норм для профессиональной защитной одежды (250Н) принята в соответствии с нормой п. 5.5.6 ГОСТ 12.4-297-2013

^*** Вид отделки: водоотталкивающая (ВО)

По точке пересечения графиков n=ƒ(t) и n_норм определяют границы интервалов безопасного при n_исх≥n≥n_норм и опасного при n<n_норм светопогодного износа. Проектируя точки пересечения на ось t, определяют длительность наступления в месяцах L_икси, для тканей 1.1 и 1.6 на графике 1а, тканей поз. 1.7; 1.8; 1.4; 1.3 - на графике 16, при условии круглосуточного многомесячного экспонирования в Ростовской области. При отсутствии пересечения графиков для тканей вариантов поз. 1.2 и 1.5 на рис. 1, б, границей безопасного периода условно бралась точка их максимального приближения в конце срока экспонирования (фиг. 1). Длительность L_икси при непрерывном круглосуточном экспонировании в Ростовской области приведена в гр. 11, 17 таблицы 2 и составила от 3,6 до 30 месяцев для тканей 1.1; 1.3; 1.4; 16; 1.7; 1.8, для тканей 1.2 и 1.5 L_икси - свыше 30 месяцев.

График в на фиг. 1 состоит из оси абсцисс t, представляющей, как и на графиках а и б, количество и название месяцев экспонирования t, и вертикальной оси ординат, представляющей собой значение ΣQ в МДж/м².

Кривая поз. 2.9-I на фиг. 1в представляет собой кинетическую зависимость ΣQ=ƒ(t) накопления энергии суммарной, прямой и рассеянной, солнечной радиации, поступившей за время t экспонирования образцов тканей в Ростовской области при условии круглосуточного многомесячного износа в течение периода, охватывающего три астрономических весенне-летних сезонов.

Построение кривой поз. 2.9-I осуществляют по месячным значениям поступления Q, за время экспонирования, приведенным в таблице 3, путем их суммирования.

Проектируя точки пересечения графиков n=ƒ(t) и n_норм на кривую поз. 2.9-I определяют значения инсоляционного критерия безопасного светопогодного износа материала, ΣQ_икси - представляющего собой затраты энергии суммарной солнечной радиации, необходимых для снижения исходной прочности материала до нижнего нормативного значения, в МДж/м².

Схема вычисления ΣQ_икси шести вариантов тканей показана в виде стрелок на кривой поз. 2.9-I фиг. 1. Для тканей вариантов 1.1; 1.3; 1.4; 1.6; 1.7 и 1.8 составило 4300, 13000, 4400, 5300, 5100, 1900 МДж/м² (табл. 2, гр. 10; фиг. 1в, поз. 2.9-I). Для тканей 1.2 и 1.5 значение ΣQ_икси составило свыше 13100 МДж/м². Значение 13100 МДж/м² - это максимальное значение ΣQ за 30-месячный период, охватывающий три весенне-летних астрономических сезонов (с 23.03.2014 по 23.09.2016 гг.) в Ростовской области за время экспонирования t.

Полученные в таблице 2 данные справедливы только для случая круглосуточного многомесячного непрерывного графика. Такой график эксплуатации характерен для ограниченного числа технических изделий, таких как палатки, тенты, защитные чехлы, рекламные плакаты, агроматериалы, строительные конструкции. Для многих изделий, типа защитной рабочей одежды, характерно сезонное прерывистое пребывание на открытом воздухе и, естественно, прерывистое действие солнечной радиации, дождя, снега, наружной температуры, что связано с режимом труда работающих. В условиях прерывистого сезонного графика эксплуатации текстильных материалов, кинетическая зависимость накопления суммарной солнечной радиации, поступившей к образцам тканей иная, чем при непрерывном круглосуточном экспонировании, описанной кривой поз. 2.9-I на фиг. 1в и составляет уменьшенную часть ее. Для определения устойчивости текстильных материалов в виде гарантированной длительности безопасного периода светопогодного износа S использовался расчет по формуле

где S - число сезонов безопасной эксплуатации.

Значение числителя формулы ΣQ_икси приведены в таблице 2 (графа 11), методика определения описана выше по результатам испытания при многомесячном непрерывном графике.

Значение знаменателя формулы ΣQ_{возд.сез} определялось с помощью таблицы 1, отражающей замеренные в ходе экспонирования дифференцированные по часам ежесуточные поступления солнечной радиации Q в Ростовской области в течение всего года. Таблица 1 представляет матрицу данных поступления суммарной, прямой и рассеянной солнечной энергии Q в МДж/м², дифференцированной по часам суток и по месяцам года. Матричное представление поступления Q, позволяет определить ΣQ_{возд.сез} - инсоляционный показатель светопогодного воздействия на материал в ходе прерывистого сезонного графика эксплуатации.

Путем суммирования цифр, соответствующих графику эксплуатации (цифры затененного прямоугольника), определялось значение ΣQ_{возд.сез} за шестимесячный сезон с 01 мая по 31 октября с 10 до 14 часов ежедневно. Для тканей вариантов 1.1-1.7 ΣQ_{возд.сез} составило 1617 МДж/м², для ткани 1.8 - 907 МДж/м² (за 3 месяца) (таблица 2, гр. 12).

В результате расчета по приведенной формуле, в графах 13 и 14 таблицы 2, приведены значения светопогодостойкости тканей в виде суммарной длительности безопасного экспонирования ΣL при заданном сезонном прерывистом графике в сезонах S и в месяцах m. Длительность безопасного срока износа S составила от 1,2 до 8,0 сезонов или m от 7,1 до 48 месяцев, для тканей вариантов 1.1; 1.3; 1.4; 1.6; 1.7; 1.8. Для тканей вариантов 1.2 и 1.5, длительность S составила свыше 8,1 сезонов или свыше 48,6 месяцев.

С помощью заявленного способа определена светопогодостойкость материалов, получен ответ на условия поставленной задачи (графы 13 и 14 таблицы 2).

Пример 1 с приложенными таблицами 1, 2, 3 и графиками фиг. 1 поясняет сущность заявляемого решения. Он подтверждает достоверность и объективность метода при условиях непрерывного и прерывистого сезонного графика эксплуатации, с учетом нормативных требований к материалу и с учетом светопогодных особенностей местности.

ПРИМЕР 2

Технический результат заявляемого способа подтверждается экспериментом на тканях вариантов 1.1; 1.3; 1.4; 1.6; 1.7 и 1.8, экспонированных в разных климатических зонах - Ростовской, Курской и Ленинградской областях. Результаты представлены графиками на фиг. 2 и 3 и в таблице 5.

Отличие примера 2 от примера 1 заключается в особенностях светопогодного воздействия, характерным для разных климатических зон. Месячные и годовые поступления суммарной солнечной радиации Q приведены в таблице 4 за 2014-2016 гг.и на графиках поз. 2.9-I; 2.10-II; 2.11-III на фиг. 2 и 3.

В примере 2 для измерения поступления суммарной солнечной радиации использовался, как и в примере 1, одинаковый приборный комплекс, подготовка образцов материала, экспонирование их на открытом воздухе осуществлялась в одинаковые сроки, по одинаковой методике, в соответствии с ГОСТ Р 55307-2012.

Кинетическая зависимость снижения коэффициента запаса прочности тканей в процессе экспонирования, представлена графиками поз. 1.1-I; 1.1-II; 1.1-III и т.д. на фиг. 2 и 3, где римские цифры I, II и III обозначают зону испытания - Ростовской, Курской и Ленинградской областей, соответственно. Цифры 1.1; 1.3; 1.4. и т.д. обозначают вид образца тканей, приведенных в таблице 1.

В таблице 5 в графах 2, 3 и 4 с помощью графических построений определены инсоляционные критерии светопогодного износа тканей ΣQ_икси, представляющие собой затраты энергии суммарной солнечной радиации, необходимых для снижения исходной прочности материала до нижнего нормативного значения в МДж/м². Эти данные показывают, что значения ΣQ_икси стабильны для каждого из вариантов ткани, их отклонения для областей I, II и III для тканей 1.1; 1.3; 1.4; 1.5 и 1,8 равны нулю. Отклонение для ткани 1.7 составило 200 МДж/м², т.е. 3,9% от измеряемой величины.

Длительность безопасного износа L_икси, представленная в графах 5, 6, 7 таблицы 5, различна для отдельных областей и составляет, например, для варианта ткани 1.8-3,6; 3.8 и 4.0 месяцев, для варианта 1,4-12,0; 13,4 и 15,5 месяцев для Ростовской, Курской и Ленинградской областей, соответственно. То есть при одинаковых значениях ΣQ_икси, L_икси различно в соответствии с характером поступления ΣQ. Чем меньше действие суммарной солнечной радиации, тем более длительный безопасный срок светопогодного износа.

В процессе прерывистого сезонного графика эксплуатации длительность безопасного периода в сезонах определяли по формуле где ΣQ_{возд.сез} определяют путем измерения и дифференцирования по часам ежесуточное поступление солнечной радиации в Ростовской, Курской и Ленинградской областях. Данные поступления солнечной радиации Q представлены в таблицах 2, 6, 7.

Таблицы 6 и 7, так же как и табл. 2, представляют матрицу данных поступления суммарной, прямой и рассеянной солнечной энергии Q в МДж/м², дифференцированной по часам суток и по месяцам для Курской и Ленинградской областей. Матричное представление Q позволяет определить ΣQ_{возд.сез} при режимах эксплуатации, принятых как и в примере 1, в течение шестимесячного еждневного экспонирования с 10 до 14 часов с мая по октябрь, ΣQ_{возд.сез} определяют путем суммирования цифр, внутри затененного прямоугольника. ΣQ_{возд.сез} составило 1617, 1186 и 1108 МДж/м² для Ростовской, Курской и Ленинградской областей, соответственно (см. таблицу 5, графы 8, 9, 10).

Результаты вычислений ΣL в сезонах S представлены в графах 11, 12, 13 и составили от 1,2 до 8,0 сезонов для образцов ткани 1.1; 1.3; 1.4; 1.6; 1.7; 1.8. Для образцов 1.2 и 1.5 с высокой светопогодоустойчивостью Q_икси принято > 13100 МДж/м². Это значение равно поступлению ΣQ за три астрономических весенне-летних сезонов. S считается > 8,1 сезонов.

В известном способе по патенту RU 2481567 (прототип) для определения устойчивости текстильного материала к действию светопогодных факторов достаточно оценить начальную часть светопогодного износа путем экспонирования на открытом воздухе не менее одного-полутора лет, во время которого прочность снижается на 35% от исходного значения, что справедливо. В заявленном способе для определения устойчивости текстильного материала к действию светопогодных факторов по показателю длительности безопасного периода светопогодного износа выявляется износ в зоне нижнего нормативного значения прочности, граничащего с недопустимым уровнем, при котором дальнейшая эксплуатация изделия не гарантирована. Срок экспозиции в заявленном способе для ряда материалов увеличен до 2,5-3 лет. Экспонирование должно включать два-три астрономических весенне-летних сезонов, при которых происходит наиболее интенсивный светопогодный износ.

Это подтверждается графиками n=ƒ(t) поз. 1.1-1.8 с римскими цифрами I, II, III на фиг. 1, 2, 3. Кривые n=ƒ(t) показывают, что для текстильных материалов, эксплуатируемых в различных климатических зонах, существенное падение

^* Ежедневное пребывание вне помещения с 10 до 14 часов в течение полугода с 01 мая по 31 октября.

прочности P_i и, соответственно, падение коэффициента запаса прочности n, происходит в течение астрономических весенне-летних сезонов (с 21 марта по 23 сентября), а в осенне-зимние сезоны (с 23 сентября по 21 марта) светопогодный износ незначителен, близок к нулю. Причем, основная часть износа материалов происходит в течение первого весенне-летнего сезона, затем по убывающему значению во второй и третий весенне-летний сезоны. Границы астрономических весенне-летних и осенне-зимних сезонов года определяются днями весеннего и осеннего равноденствия, дней, когда длительность дня и ночи равны между собой на территории всего земного шара.

Безопасный период светопогодного износа для большинства материалов заканчивается в течение первого-третьего весенне-летних сезонов. Для материалов, безопасный период светопогодного износа которых на окончание третьего весенне-летнего сезона не заканчивается, дальнейшую экспозицию целесообразно завершить. В этом случае показателем безопасного периода L_икси условно принимается значение, превышающее длительность экспонирования к концу третьего весенне-летнего сезона. Значения ΣQ_икси также принимаются превышающими показания, определяемых точкой максимального снижения n в конце срока экспонирования. Это демонстрируется данными таблицы 2 в графе 10 и 11.

Испытание в течение периода, охватывающего два-три астрономических весенне-летних сезонов является рациональным в части точности и объективности измерения, так как за этот период светопогодный износ материала довольно подробно исследован, дальнейшее увеличение длительности экспонирования должен включать следующий осенне-зимний сезон года, при котором износ незначителен, близок к нулю, что нерационально, т.к. это увеличивает длительность испытаний и затраты на них, без существенного улучшения точности.

Таким образом, заявляемая совокупность приемов с чертежами и расчетными формулами обеспечивает достижение технического результата, а именно повышение достоверности и объективности при определении устойчивости текстильного материала с учетом нормативных требований к материалу, при условиях непрерывного и прерывистого сезонного графика эксплуатации и с учетом светопогодных особенностей местности. При этом выявляются границы безопасного и опасного периодов эксплуатации, по энергетическим затратам солнечной радиации и естественного их накопления определяется устойчивость материала в реальных сезонах или месяцах, что удобно для определения срока службы изделия. Универсальность количественной характеристики распространяется не только на условия данного эксперимента, но дает возможность определения устойчивости в другой по широте местности, для других режимов эксплуатации.

Изобретение относится к текстильному материаловедению и предназначено для определения устойчивости текстильного материала к действию светопогодных факторов по показателю длительности безопасного периода светопогодного износа при непрерывном и прерывистом (сезонном) графике экспонирования. Способ включает выбор значения нормированной эксплуатационной нагрузки Р_норм, подготовку образцов материала, испытания исходных прочностных свойств, фиксацию образцов на экспонирующей поверхности, воздействие на них естественных светопогодных факторов путем экспонирования на открытом воздухе, периодические испытания прочности экспонированных образцов P_i с одновременным измерением, регистрированием и интегрированием круглосуточного многомесячного поступления в зону расположения образцов энергии Q суммарной, прямой и рассеянной солнечной радиации в МДж/м², после чего составляют кинетическую зависимость ΣQ=ƒ(t) накопления энергии радиации за время экспонирования t, кинетическую зависимость накопления суммарной солнечной радиации за время экспонирования в условиях прерывистого сезонного графика эксплуатации текстильных материалов определяют в течение периода, охватывающего два-три астрономических весенне-летних сезона, при этом ежесуточное поступление солнечной радиации измеряют и дифференцируют по часам, а устойчивость текстильного материала к действию светопогодных факторов в виде длительности безопасного периода светопогодного износа в сезонах S определяют по формуле:

где ΣQ_икси - затраты энергии суммарной солнечной радиации, необходимой для снижения исходной прочности материала до нижнего нормативного значения, МДж/м², граничащего с недопустимым уровнем, при котором дальнейшая эксплуатация изделия не гарантирована; ΣQ_{возд.сез} - энергия суммарной прямой и рассеянной солнечной радиации, поступившей в зону расположения образцов за сезон, МДж/м²; причем ΣQ_икси вычисляют по коэффициенту запаса прочности n по формуле:

и строят график n=ƒ(t) и далее по графику нормирования запаса прочности n_норм определяют точку их пересечения, находят интервал безопасного износа и его длительность в месяцах, L_икси, при условии круглосуточного многомесячного экспонирования материала, проектируя интервал безопасного периода светопогодного износа на графике ΣQ=ƒ(t), определяют значение ΣQ_икси в МДж/м², а для вычисления ΣQ_{возд.сез} замеренные в ходе экспонирования дифференцированные по часам ежесуточные поступления солнечной радиации суммируют в соответствии с прерывистым сезонным графиком, определяют сезонное светопогодное воздействие на материал ΣQ_{возд.сез} в МДж/м². Техническим результатом изобретения является повышение достоверности и объективности оценки текстильного материала в условиях непрерывного и прерывистого сезонного графика эксплуатации с учетом светопогодных особенностей местности. 3 ил., 7 табл.

Способ определения устойчивости текстильного материала к действию светопогодных факторов, включающий выбор значения нормированной эксплуатационной нагрузки Р_норм, подготовку образцов материала, испытания исходных прочностных свойств, фиксацию образцов на экспонирующей поверхности, воздействие на них естественных светопогодных факторов путем экспонирования на открытом воздухе, периодическими испытаниями прочности экспонированных образцов P_i с одновременным измерением, регистрированием и интегрированием круглосуточного многомесячного поступления в зону расположения образцов энергии Q суммарной, прямой и рассеянной солнечной радиации в МДж/м², после чего составляют кинетическую зависимость ΣQ=ƒ(t) накопления энергии радиации за время экспонирования, t, отличающийся тем, что кинетическую зависимость накопления суммарной солнечной радиации за время экспонирования в условиях прерывистого сезонного графика эксплуатации текстильных материалов определяют в течение периода, охватывающего два-три астрономических весенне-летних сезона, при этом ежесуточное поступление солнечной радиации измеряют и дифференцируют по часам, а устойчивость текстильного материала к действию светопогодных факторов в виде длительности безопасного периода светопогодного износа в сезонах S, определяют по формуле:

где ΣQ_икси - затраты энергии суммарной солнечной радиации, необходимой для снижения исходной прочности материала до нижнего нормативного значения, МДж/м², граничащего с недопустимым уровнем, при котором дальнейшая эксплуатация изделия не гарантирована;

ΣQ_{возд.сез} - энергия суммарной прямой и рассеянной солнечной радиации, поступившей в зону расположения образцов за сезон, МДж/м²;

причем ΣQ_икси вычисляют по изменяющемуся коэффициенту запаса прочности n по формуле:

и строят график n=ƒ(t) и далее по графику нормирования запаса прочности n_норм определяют точку их пересечения, находят интервал безопасного износа и его длительность в месяцах, L_икси, при условии круглосуточного многомесячного экспонирования материала, проектируя интервал безопасного периода светопогодного износа на графике ΣQ=ƒ(t), определяют значение ΣQ_икси в МДж/м², а для вычисления ΣQ_{возд.сез} замеренные в ходе экспонирования дифференцированные по часам ежесуточные поступления солнечной радиации суммируют в соответствии с прерывистым сезонным графиком, определяют сезонное светопогодное воздействие на материал ΣQ_{возд.сез} в МДж/м².