Способ определения гигроскопических характеристик материалов Советский патент 1990 года по МПК G01N5/02 

Изобретение относится к физичес- мерениям, а именно к способам

КИМ и;

определения

ристик

польздвано

и в

довани1я

тканей

других

Цель

свойств сорбци1

На вые ки

гигроскопических характе- материалов, и может быть исв лабораторной практике пр|омы11шенных условиях для иссле- гигроскопических свойств трикотажа, пленок, нитей и материалов.

изобретения - повышение объ- ективн|ости оценки гигроскопических за счет учета и скорости с 1-десорбции влаги. |)иг. 1 и 2 представлены кри- зетики сорбции-десорбции влаги образцами материалов (по осям отложены влагосодержание V, г/г, образца и время, ч).

Способ осуществляют следующим образом.

Предварительно высушенньй образец материала помещают в среду с влажностью С|)о и вьиерживают до равновесного состояния (точка А, фиг. 1), затем помещают в среду с влажностью Ср, и далее в среду с влажностью If , периодически определяют влагосодержание и вьщерживают в каяодой среде.до наступления равновесного состояния (точки В и С соответственно). Затем помещают образец в обратном порядке из среды с влажностью Ц) последоваа.о

00 4 00

316

тельно в среды с влажностями Cf, и Ср ,

также периодически определяют влаго- содержание и вьщерживают его в каждой среде до наступления равновесного состояния (точки D и Е соответственно) , причем должно соблюдаться условие CpQ с Ц, с Cfj. В точках В и D равновесного влагосодержания образцов при влажности среды tp, определяют коэффициенты гигроскопичности rj((f,jtf,) при сорбции и Га (ср, , еро ) при десор - ции влаги, учитьтающие как равновес, ное влагосодержание образца, так и скорость сорбции и десорбции, по формулам

г, (ц),,ц),) W, (q),)-K, (cp,,i); г (g), ;М) Wj (cfp.K (ц,.%),

а также относительный гистерезис по формуле

Гг ( ч ;ч 2)

г с (Cf,-,C) - Г (и, )

Ге (lf,,4,,)

где Г,р (Ц, ;lfi) и

Г л (if, ,Ц|д) - коэффициенты

гигроскопичности при сорбции и десорбции при влажности среды

tf,C(f));

Г|.(,(, ) относительный гистерезис при влажности среды

M li

равновесное вла- госодержание образца при влажности среды

W,(tf,)H V((i,)

р (tf,;tfp и (q-.tfo)

f,:

(f);

коэффициенты скорости сорбции и десорбции при влажности сред (2 и 0 , равные тангенсу угла наклона кривой к оси времени в точке достижения образцом влагосодержания, рав-; ного равновесно- му при влажности

р средыср, , (р7)

10

15

20

25

30

35

40

45

0

5

7

Равновесное влагосодержанйё п сорбции и десорбции характеризует предельное влагосодержание материала при данной влажности среды в равновесном состоянии.

Коэффициенты скорости сорбции и десорбции характеризуют гигроскопические свойства материала в неравновесном состоянии. Коэффициенты гигроскопичности при сорбции и десорбции, учитывающие как равновесное влагосодержание материала, так и скорость сорбции и десорбции, характеризуют гигроскопические свойства : материала в условиях установившегося режима сорбции и десорбции.

Относительный гистерезис характеризует различие в протекании сорбции и десорбции при данной влажности среды.

Пример. На фиг.2 представлены кривые кинетики сорбции-десорбции для таких материалов, как хлопчатобумажная ткань, ацетатная пленка, вискозная нить, трикотажное полотно и капроновая ткань (соответственно кривые 1-5). Числовые данные, соответствующие этим кривым, приведены в таблице. В качестве примера рассмотрим образец для кривой 1. Высушенный образец хлопчатобумажной ткани с массой 10,0525 г помещают в эксикатор с влажностью Cf 2%, вьдерживают 24 ч, определяют влагосодержание образца - 0,016 г/г. Затем образец помещают в среду с влажностью Ц, 65% и далее в среду с влажностью tfj 100%, периодически определяют влагосодержание и вьдерживают его в каждой среде 24 ч. При qp, 65% влагосодержание Wp (65) 0,091 г/г, при tf 100% влагосодержание равно 0,227 г/г. Затем образец помещают в обратном порядке из среды с влажностью tfj 100% последовательно в среды с влажностями ( 65% и Cpj 2%, также периодически определяют влагосодержание и вьдерживают его в среде 24 ч. При Ц), 65% влагосодержание W«(65) 0,114 г/г, при 2% влагосодержание равно 0,019 г/г. Чертят график кинетики сорбции-десорбции (фиг.2, кривая 1) и в точках с влагосодержанием 0,091 г/г при сорбции и 0,114 г/г при десорбции в среде с влажностью Ef, 65% определяют коэффициенты ск6ро сти Кф (65, 100) сорбции и

к а (65j 2) десорбции как тангенсы угла наклона кривой к оси времени, Определяют, что Ке (65; 100) ,6.1(.с, К (65; 2) j.l IO г/г. с. Далее определяют ко: ффин;иенты гигроскопичности при сорбции и десорбции, учитывающие ка:с равновесное влагосодержание, та:с и скорость сорбции-десорбции;

,(65; 100) 0,091(16.10) 1,4.10 «(г/г)2.

(65;- 2) 0,114 (5,140) 0,55. 1(Гб (г/г) 2. 1/с

и находят относительный гистерезис:

г..(2; 65; 100)

(1,4.10-) - (0,55.10) , (1,5-10-6)- u.t..

Остальные примеры приведены в таблице. Номера кривых на графике ки- нет pat

При условии qjfl tf, ( (фиг. 2 и таблица) гигроскопические харак- тегистики также могут быть получены, так как в этом случае происходит обратный процесс - сначала десорбция, зат

ВИИ

ко раз

соб

так

впа

ики (фиг.2) соответствуют номе- образцов в таблице.

чаюпр й высушивание образца до постоянной массы и взвешивание, помещение его в среду с относительной влажнос- . тью q , определение по привесу вла- госодержания W образца в различные моменты времени, выдерживание образца до наступления равновесного состояния, определение равновесного

Q влагосодержания W(t| ) при данной влаж ности Cf среды и построение кривой кинетики сорбции-десорбции, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности оценки

15 гигроскопических свойств за счет учета скорости сорбции-десорбции влаги, образец последовательно помещают в три среды с относительными впажностями (.((,, ср, и (f причем

20 Срд с Cf, qi , после чего его перемещ ют в обратном порядке из среды с влажностью ( последовательно в среду с влажностями С, и , по тангенсу угла наклона кривой кинети25 ки сорбции-десорбции к оси времени в точке достижения образцом равновесного влагосодержания при влажности tf среды определяют коэффициенты скорости сорбции К f. (ср,; Lf ) Де30 сорбции К (ер,.; (0) при влажностях

ем сорбция влаги (кривая 3). ПриЦ г Ч о среды, а коэффициенты гигроусховии Cf Сро Ср; (кривая 4) можноскопичности при сорбции Г(, (Cp,}Cf2)

и десорбции Г .(M tJ Ц о ) и относительный гистерезис Г ( Lf, j t-pj ) вычисляют по формулам

только определить равновесное влагосодержание образца при десорбции в сре1це с влажностью Cf, , а при услоtfo -4 z 4 i можно определить толь- равновесное влагосодержание об- ца при сорбции, Таким образом, предлагаемьй споопределения гигроскопических свойств материалов обеспечивает по сравнению с существующими способами более объективную оценку гигроскопических свойств за счет учета как равновесного влагосодержания образца.

Wg((,).K(t,iq, );

и скорости сорбции-десорбции

И.

35

r(cf,;q ) w,(M),).Kc(cf,;q 2); Tadfr.)

40

Гг (. iM-z) г с (cf, jCPz) - г (Ч , ;Cfo)

Гс (ч-,-Лг)

д5 где Wc(tf,) и Wa(q ,) - равновесное ,

влагосодержани образца при влажности (Jf.li среды, соотвбтФ о

рмула изобретения

ких

пособ определения гигроскопичес- характеристик материалов, вкпю-

,

6084876

чаюпр й высушивание образца до посто. янной массы и взвешивание, помещение его в среду с относительной влажнос- . тью q , определение по привесу вла- госодержания W образца в различные моменты времени, выдерживание образца до наступления равновесного состояния, определение равновесного

Q влагосодержания W(t| ) при данной влажности Cf среды и построение кривой кинетики сорбции-десорбции, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности оценки

15 гигроскопических свойств за счет учета скорости сорбции-десорбции влаги, образец последовательно помещают в три среды с относительными впажностями (.((,, ср, и (f причем

20 Срд с Cf, qi , после чего его перемещают в обратном порядке из среды с влажностью ( последовательно в среду с влажностями С, и , по тангенсу угла наклона кривой кинети25 ки сорбции-десорбции к оси времени в точке достижения образцом равновесного влагосодержания при влажности tf среды определяют коэффициенты скорости сорбции К f. (ср,; Lf ) Де30 сорбции К (ер,.; (0) при влажностях

Ч о среды, а коэффициенты гигро35

Wg((,).K(t,iq, );

r(cf,;q ) w,(M),).Kc(cf,;q 2); Tadfr.)

Гг (. iM-z) г с (cf, jCPz) - г (Ч , ;Cfo)

Гс (ч-,-Лг)

где Wc(tf,) и Wa(q ,) - равновесное ,

влагосодержание образца при влажности (Jf.li среды, соотвбтственно при

сорбции и де- сорбции влаги.

иг.1

Изобретение относится к физическим измерениям, а именно к способам определения гигроскопических характеристик материалов, и может быть использовано в лабораторной практике и в промышленных условиях для исследования гигроскопических свойств тканей, трикотажа, пленок, нитей и других материалов. Целью изобретения является повышение объективности оценки гигроскопических свойств за счет учета скорости сорбции-десорбции влаги. Для этого определяют влагосодержание образца, последовательно помещая его в три среды с относительной влажностью φ₀, φ₁, φ₂, причем φ₀*98ф₁*98ф₂, и выдерживают в каждой среде до наступления равновесного состояния. После этого образец перемещают в обратном порядке из среды с влажностью φ₂ последовательно в среды с влажностью φ₁ и φ₀ строят кривые кинетики сорбции-десорбции и вычисляют коэффициенты гигроскопичности при сорбции и десорбции и относительный гистерезис. 2 ил.

О

Фиа.г

li-B

72