Смелков В.К. Материаловедение. Учебное пособие - файл n1.doc

приобрести
Смелков В.К. Материаловедение. Учебное пособие
скачать (22668.5 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc22669kb.07.07.2012 04:25скачать

n1.doc

  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   14


МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

Учреждение образования «Витебский государственный технологический университет»



В.К.СМЕЛКОВ



МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ
Допущено

Министерством образования Республики Беларусь в качестве учебного пособия для студентов специальности «Конструирование и технология изделий из кожи» учреждений, обеспечивающих получение высшего образования


Витебск

2005

УДК 685.34.

ББК 37.225

С 50

Автор:

В.К.Смелков
Рецензенты:

Н.Р. Прокопчук – член корреспондент НАН Беларуси, д.т.н. проф. заведующий кафедрой ТНХС и ППМ УО «БГТУ»

В.Я. Полуянович – доц. кафедры ТНХС и ППМ УО «БГТУ» к.х.н.

О.И. Трофименко – генеральный директор Белорусско-Кипрского совместного обувного предприятия «Рейлит»

М.А. Васильев – зам. директора Витебского филиала ЧУО «ИСЗ» им. А.М. Широкова, к.т.н., доцент


Материаловедение.

Учеб. пособие/В.К.Смелков. УО «ВГТУ».–Витебск,2005.–300с.

ISBN № 985-6655-93-5


Изложен сокращенный курс «Материаловедения», состоящий из пяти разделов: классификация материалов; свойства основных материалов для изделий из кожи; кожевенные материалы; текстильные материалы; искусственные и синтетические материалы. В работе содержатся вопросы для тестового контроля знаний по всему курсу. Содержание курса соответствует типовой программе, утвержденной Министерством образования Республики Беларусь по номером ТД-14/ТИП от 02.05.2001. Пособие предназначено для самостоятельной работы студентов заочного и дневного отделений при подготовке к тестовому контролю знаний студентов на ПЭВМ по специальности 50 02 01 «Технология и конструирование изделий из кожи», а также может быть использовано учащимися средних технических учебных заведений по той же специальности.
УДК 685.34

ББК 37.255


ISBN № 985-6655-93-5 © В.К.Смелков, 2005

СОДЕРЖАНИЕ


Введение………………………………………………………………………5

  1. Классификация материалов для изделий из кожи

и требования к ним………………………………………………………6

    1. Краткая характеристика основных высокомолекулярных веществ в производстве материалов изделий из кожи……………………..6

    2. Требования к материалам………………………………………...7

  1. Свойства основных материалов для изделий из кожи…………………9

    1. Физические свойства материалов………………………………..9

    2. Износостойкость материалов……………………………………22

    3. Механические свойства материалов……………………………26

    4. Стойкость к старению……………………………………………39

    5. Стойкость к действию агрессивных сред………………………41

    6. Потостойкость……………………………………………………42

    7. Стойкость к действию биологических агентов………………..43

    8. Испытание опытной ноской…………………………………….43

    9. Определение формовочных свойств материалов……………...45

Вопросы для тестового контроля знаний………………………48


  1. Кожевенные материалы…………………………………………………50

    1. Сырьевая база…………………………………………………….50

    2. Строение шкур млекопитающих………………………………..50

    3. Химический состав шкур животных……………………………53

    4. Влияние строения шкур на технологию производства кожи…54

    5. Классификация кож……………………………………………...56

    6. Пороки шкур животных………………………………………….62

    7. Способы консервирования кожевенного сырья………………..64

    8. Работа кожсырьевого завода…………………………………….65

    9. Процессы кожевенного производства…………………………..66

Вопросы для тестового контроля знаний………………………98


  1. Текстильные материалы……………………………………………….100

    1. Классификация текстильных материалов…………………….100

    2. Текстильные волокна…………………………………………..102

    3. Прядение………………………………………………………...115

    4. Ткачество………………………………………………………..122

    5. Отделка тканей………………………………………………….123

    6. Пороки тканей…………………………………………………..125

    7. Определение сортности обувных тканей……………………..127

    8. Строение тканей………………………………………………..128

    9. Свойства тканей………………………………………………...135

    10. Обувные нитки………………………………………………….145

    11. Нетканые материалы…………………………………………...147

    12. Трикотаж………………………………………………………...154

Вопросы для тестового контроля знаний……………………...158


  1. Искусственные и синтетические материалы для изделий из кожи…159

    1. Обувные резины………………………………………………...159

    2. Подошвенные материалы на основе синтетических

полимеров……………………………………………………….188

    1. Картоны…………………………………………………………190

    2. Каркасные материалы………………………………………….205

    3. Искусственные и синтетические материалы

для верха обуви…………………………………………………206

Вопросы для тестового контроля знаний……………………..217

Литература…………………………………………………………………218

ВВЕДЕНИЕ

Материаловедение относится к циклу специальных дисциплин для специальности «Технология и конструирование изделий из кожи» согласно образовательному стандарту РД РБ 02100.5.131-98. Специалист, окончивший ВУЗ по данной специальности, должен иметь представление о технологиях производства материалов изделий из кожи; о влиянии технологических и эксплуатационных факторов на свойства материалов при производстве и эксплуатации изделий из кожи. Должен знать классификацию материалов, требования к материалам изделий из кожи различного назначения; строение и свойства материалов для обуви и кожгалантерейных изделий; современные методы исследования материалов. Специалист должен уметь использовать свойства материалов при разработке конструкции и технологии изготовления изделий из кожи; методы определения свойств материалов для изделий из кожи; должен владеть методами определения показателей свойств материалов; должен иметь опыт выбора материалов для изделий различного назначения, а также измерения основных показателей свойств материалов для изделий из кожи.

Пособие соответствует типовой программе по курсу «Материаловедение» под шифром ТД-14/ТИП от 02.05.2001 и предназначено для облегчения подготовки студентов заочного и дневного отделений к тестовому контролю знаний на ПЭВМ. По каждому разделу имеются вопросы для тестового контроля (всего 115 вопросов); тесты введены в единую систему ПЭВМ университета и могут быть использованы студентами для самостоятельного изучения курса «Материаловедение». Пособие может быть полезно и для учащихся средних специальных учебных заведений по специальности 50 02 01 «Технология и конструирование изделий из кожи».

Автор выражает глубокую благодарность рецензентам рукописи Н.Р.Прокопчуку, В.Я.Полуяновичу, О.И.Трофименко и М.А.Васильеву за ценные замечания при рецензировании.

  1. Классификация материалов для изделий из кожи

и требования к ним

По применению материалы изделий из кожи делятся на:

- материалы для обуви;

- материалы для кожгалантерейных изделий;

- материалы для шорно-седельных изделий;

- материалы для одежды;

- материалы для технических изделий.

Основным признаком классификации является назначение материалов, поэтому их подразделяют на основные и вспомогательные. Основные материалы (кожа, резина, ткани и др.) служат для изготовления деталей или всего изделия, а вспомогательные (клей, нитки, гвозди, краски и т.п.) – для скрепления деталей и отделки изделия.

Основные материалы подразделяются по происхождению исходного сырья на кожи, текстильные, искусственные и синтетические, деревянные и металлические. В свою очередь каждый из первых трех видов материалов подразделяют на материалы I класса - подошвенные жесткие, II класса – стелечно-каркасные (средней жесткости), III класса - верхние мягкие материалы.

Все материалы изделий из кожи делятся на волокнистые (кожа, искусственная кожа, текстильные материалы) и неволокнистые (резины, пластмассы). Волокнистость придает материалам повышенные формовочные, гигиенические и теплоизоляционные свойства, поэтому волокнистые материалы необходимо применять для всех деталей обуви, кроме подошвы и каблуков.

Материалы, используемые в изделиях из кожи, имеют пористую и непористую (монолитную) структуру. Наличие пор существенно влияет на газопроницаемость, прочность, теплопроводность материалов. Гетеропорозная структура и сквозные поры материалов влияют на наличие воздуха в структуре материала, на теплопроводность. Эти свойства материала необходимы для сохранения температуры стопы, обмена воздуха, удаления пота и углекислого газа от стопы. Таким образом, волокнистые материалы имеют систему пор и должны обладать гидрофильностью (смачиваемость водой).
1.1. Краткая характеристика основных высокомолекулярных веществ, используемых в производстве материалов изделий из кожи

Абсолютное большинство материалов, используемых для производства изделий из кожи, представляет собой различные виды высокомолекулярных соединений (ВМС), называемых полимерами.

Свойства ВМС зависят от химической структуры (состава и способов соединения атомов, звеньев в молекулы) и физической (надмолекулярной) структуры (способа упаковки макромолекул в пространственные элементы, их размеров, формы и взаимного расположения) и микроструктуры. Среди природных полимеров наибольшее применение имеют продукты переработки волокнистых белков и полисахаридов, а также натуральный каучук. К волокнистым белкам относятся коллаген и кератин. Из полисахаридов наибольшее применение имеет целлюлоза, которая широко распространена в природе. Переработка целлюлозы позволяет получать из нее текстильные материалы и различные волокнистые наполнители для производства резин и картонов. Натуральный каучук получают переработкой сока (латекса) некоторых деревьев (например гевеи), он применяется в качестве добавки в рецептуру резиновых деталей, для изготовления каучукового клея.

Синтетические полимеры в производстве изделий из кожи представлены следующими группами: латексы, каучуки, термоэластопласты, термопластичные и термореактивные полимеры. Синтетические латексы являются водными дисперсиями полимеров, полученными эмульсионной полимеризацией или сополимеризацией мономеров. Наиболее часто используют полихлоропреновые, бутадиен- стирольные (для клеев и пропиток картонов) и бутадиен - метилметакрилатные латексы (для покрытий кожи).

Каучуками называют высокомолекулярные линейные полимеры с двойными связями в цепях. Основными мономерами для их производства являются бутадиен, стирол, хлоропрен, изопрен. Каучуки используют для изготовления подошв, каблуков, клея, пропиточных и покрывных составов в производстве искусственных кож.

Термоэластопласты (ТЭП) по свойствам занимают промежуточное положение между каучуками и пластиками. В нормальном состоянии они проявляют свойства каучуков, а при нагревании они пластичны и легко формуются. Сырьем для их производства являются изопрен, бутадиен, стирол и другие мономеры. ТЭП применяют для изготовления подошв, каблуков, клеев и пропиточных составов. Термопластичные полимеры в производстве представлены поливинилхлоридом, полиамидом, полиэтиленом и др. Их используют для изготовления деталей обуви – подошв, каблуков, подносков, задников и фурнитуры, в производстве материалов – для пропиток, покрытий, клея.

Термореактивные полимеры (например фенолформальдегидные смолы) используют в качестве добавок в клеи.

В производстве изделий из кожи применяют различные волокнистые, в основном волокнисто-сетчатые, материалы сложной морфологической структуры (натуральные и синтетические кожи, ткани, нетканые материалы).
1.2. Требования к материалам

Требования к материалам для обуви и кожгалантерейных изделий с учетом их назначения, строения и функционирования стопы и кисти человека, условий эксплуатации ресурсосберегающей технологии производства, конструкции, формоустойчивости, долговечности изделий и направления моды подразделяются на 3 типа: технологические; потребительские; эстетические.

Технологические требования – это группа требований, которая предъявляет материалам производство изделий из кожи. Каждая группа процессов (раскрой, резание, скрепление деталей, формование, отделка) предъявляет к материалам определённые требования.

Требования раскроя. Материал должен обеспечивать наименьшее количество отходов, обладать равномерной структурой, правильной формой, обеспечивать сохранность формы. Таким требованиям в большей мере соответствуют рулонные материалы. Кожа натуральная из-за неправильной формы, неравномерной структуры и наличия пороков не в полной мере соответствует требованиям раскроя.

Требования резания. Материал должен обладать определенной твердостью и жесткостью для удобства резания. Кроме того, не должен осыпаться по краям. Для лучшего резания, например, обувные ткани обрабатывают клеесодержащими растворами (аппретированные ткани). В основном требования предъявляются к подбору режущих инструментов.

Требования скрепления. При ниточном скреплении материал должен обладать определенной толщиной, прочностью, жесткостью и устойчивостью к порыву швом. Также необходимы «самозалечивающие» свойства материала. При клеевом скреплении необходимыми свойствами материала являются адгезия к клею и термостойкость. При клеевом методе скрепления материал не должен содержать более 5% жира. При гвоздевом методе скрепления материал должен обладать устойчивостью к вырыванию гвоздя. Поэтому для данного метода используют материалы определенной толщины, что увеличивает трение гвоздя о материал. Низкая температура плавления материала или присутствие плавкого вещества между двумя скрепляемыми материалами необходимы для скрепления материалов токами высокой частоты.

Требования формования. Для формования материал должен обладать термостойкостью и комплексом упруго- пластических свойств (пластические свойства нужны для предания формы, упругие –для сохранения этой формы), а также должен значительно растягиваться (не менее 30%). Материал, используемый в изделиях из кожи, должен выдерживать быстротечные режимы обработки. Всем этим требованиям отвечает натуральная кожа.

Требования отделки. Материал должен обладать способностью восстанавливать фактуру и свойства после механических обработок, а также адгезией к лакам, воскам, отделочным аппретурам, кроме того, он должен хорошо чиститься.

Потребительские требования - это группа требований, которые предъявляет к материалам потребитель. К ним относятся гигиенические; эксплуатационные. Гигиенические свойства для обуви являются весьма существенными, так как обувь должна защищать человека от неблагоприятных воздействий окружающей среды (изменение температуры, влажности и т.п.) и создавать условия для его нормального функционирования (обеспечение постоянства температуры тела, влаго- и воздухообмен с окружающей средой и т.д.). Соответственно материалы должны обладать влагоёмкостью, намокаемостью, водопроницаемостью, водопромокаемостью, гигроскопичностью, паропроницаемостью, пароёмкостью и воздухопроницаемостью. Основным гигиеническим требованием к материалам для изделий из кожи является наличие гетеропорозной структуры. Материалы, имеющие разветвленную пористую структуру с взаимосвязанными порами, паро-, воздухо- и влагопроницаемы. Материалы с несвязанными порами (например пористая резина) не намокают, имеют хорошие теплоизоляционные свойства, но паронепроницаемы. По действию влаги на материалы для изделий из кожи они делятся на гидрофильные и гидрофобные, т.е. смачиваемые водой и несмачиваемые. Гидрофильные материалы (кожа) имеют высокие показатели влагопоглощения и гигроскопичности, а гидрофобные – водостойкости. В cвязи с этим гидрофильные материалы применяются для верха обуви, подкладки и стелек, гидрофобные материалы – для подошв и каблуков. Материалы для деталей обуви должны обладать способностью приформовываться к стопе.

Эксплуатационные требования – это такие требования, которые предъявляются к материалам изделий из кожи в процессе эксплуатации изделия. Необходимо, чтобы материалы, из которых изготовляется обувь, предохраняли стопу от внешних воздействий, обеспечивали удобство обуви, были бы износоустойчивы и сохраняли начальную форму обуви. Важными эксплуатационными требованиями являются теплоизоляционные свойства материалов и такие механические показатели, как прочность, твёрдость, жёсткость, устойчивость к проколу, срезу. Материалы должны обладать устойчивостью к многократным циклам (например, подошвенные материалы должны быть устойчивы к многократному растяжению, а стелечные материалы – к сжатию). Строгие требования также предъявляются к остаточным деформациям и показателю пластичности материала.

Эстетические требования. Изделия должны удовлетворять эстетическим потребностям человека, поэтому материалы для их изготовления должны иметь привлекательный вид, ровную поверхность и окраску. Цвет материала зависит от доминирующего направления моды. Наиболее распространённой фактурой лицевого слоя кожи (мереи) является фактура выдубленного голья из шкур молодняка крупного рогатого скота и козьего голья. Покрытия кожи должны быть стойкими к свету, влаге и поту. Плёнка краски и аппретуры не должны отставать от «лица» при изгибах и трении. К внешнему виду подкладочных материалов предъявляется значительно меньше требований, чем к наружным. Преимущественно они должны быть светлых тонов, без пятен. Кроме того, необходимо, чтобы материалы изделий из кожи обладали способностью к реставрации поверхности.


  1. Свойства основных материалов для изделий из кожи


2.1.Физические свойства материалов

К физическим свойствам относят их геометрические характеристики (толщину, ширину, длину, площадь), массу и, собственно, физические свойства (плотность, пористость, проницаемость, поглощение и отдачу влаги и тепла, электрические, оптические, акустические и т.п.). Многие из этих свойств влияют на способность обуви защищать ноги человека от воздействий окружающей среды, создавать определённый микроклимат внутриобувного пространства. Такие свойства обуви принято объединять под гигиеническими свойствами.
2.1.1. Плотность и пористость материалов

Одной из важнейших характеристик структуры материала является его плотность. В кожевенной промышленности и ряде других отраслей лёгкой промышленности, вместо термина "плотность", широко применяется понятие "удельного веса", т.е. эти термины условно принимаются за одну и ту же величину. Плотность кожи характеризует фактический вес деталей обуви при данной их толщине и, следовательно, общий вес обуви и её удобство при носке. С плотностью кожи связан ряд её важнейших свойств: пористость, воздухопроницаемость и др. Удельный вес или плотность тела ? определяются как отношение покоящейся массы m к её объёму V (масса m и q вес приравниваются друг к другу): .

По плотности материалы делят на непористые (монолитные) и пористые. Для пористых материалов различают истинный и кажущийся удельный вес. Истинным удельным весом называют отношение массы материала к объёму его плотного вещества, т.е. без объёма пор (рис.2.1). Истинный удельный вес материалов определяют, используя жидкости, смачивающие их, но не вызывающие набухания. При этом условии жидкость заполняет открытые поры материала. В качестве такой жидкости для определения истинной плотности кож применяют керосин. Образец кожи массой m помещают в сосуд с керосином (пикнометр). Разница объёмов керосина с образцом и без него даёт истинный объём . Истинный удельный вес рассчитывается по формуле

, .

Кажущимся удельным весом называют отношение массы образца к его полному объёму, включая объём пор. Кажущийся объём образца массой m определяют погружением его в волюмометр с ртутью. Ртуть не проникает в поры образца, поэтому разница объёмов ртути до и после погружения образца даёт объём образца с порами. Кажущийся удельный вес рассчитывают по формуле ,.

Для образцов материалов правильной геометрической формы и неизменной толщины массу определяют взвешиванием, а объём – измерением геометрических размеров.

Кажущийся удельный вес всегда ниже истинного, а кажущийся объём – больше истинного объёма .

Характерной особенностью кожи, так же как и большинства других материалов деталей обуви, является наличие в них свободных пространств между пучками волокон и волокнами, пустот от волоса, сальных и потовых желез (в натуральной коже), пор. Поры имеют различную величину, форму и расположение. Поры кожи имеют диаметры от тысячных долей микрометра до десятых долей миллиметра. Наибольший общий объём имеют мелкие поры. Различают замкнутые поры, не имеющие сообщения с внешним пространством; тупиковые, сообщающиеся с внешней средой одним выходным отверстием; сквозные (канальные), сообщающиеся с внешней средой двумя выходными отверстиями. Замкнутые и тупиковые поры в чистом виде встречаются очень редко. Важной особенностью структуры кожи является наличие связи между отдельными порами – абсолютное их большинство соединено в систему извилистых каналов.

Объём и расположение пор по диаметрам зависят от вида и способа обработки исходного сырья. Так, объём пор в кожах для верха обуви колеблется от 25 до 75%, а в кожах для низа обуви - от 20 до 45%. Размеры и общий объём пор неодинаковы на разных участках кожи. Большая пористость кожи, наличие пор разного диаметра, достаточное количество сквозных пор, их взаимосвязь определяют хорошие гигиенические свойства кожи – способность пропускать пары воды, воздух, капельную влагу от бахтармяной стороны к лицевой при сохранении достаточной влагостойкости лицевой поверхности. Знание кажущегося и истинного удельного веса материала позволяет рассчитывать его пористость П,%, по зависимости

Зная, что получаем

Таким образом, видно, что все пористые и волокнистые материалы имеют два удельных веса и два объёма за счёт наличия пор; от объёма пор зависят все гигиенические свойства материала, то есть, зная удельный вес и объём, уже можно судить о целом комплексе показателей свойств материалов.
2.1.2. Теплофизические свойства материалов

Теплофизические свойства обувных материалов характеризуются теплопроводностью, температуропроводностью, теплоёмкостью, термическим сопротивлением, удельным тепловым потоком и др. Зная показатели теплофизических свойств материалов, можно правильно подобрать технологические режимы тепловой обработки материалов, рационально подобрать материалы для изделий с учётом условий носки и обеспечения комфорта для человека. Производство изделий и последующая их эксплуатация связаны с непрерывным действием на материалы внешнего теплового поля. Теплообмен между телом человека и окружающей средой осуществляется через защитную оболочку, т.е. через материалы, из которых изготовлена обувь и одежда. Эту теплопередачу можно рассмотреть как передачу теплоты через сплошную оболочку малой толщины, что можно охарактеризовать удельным тепловым потоком:



где Q – количество теплоты, Дж; F – площадь сечения материала, м2; ? – время в часах, с; t1 и t2 - температуры по разные стороны материала, єС.

Удельный тепловой поток q – это количество теплоты, проходящей в час через 1м2 поверхности при перепаде температур в 1оС.

Теплопроводность характеризует способность материалов проводить тепло. Численно она равна количеству теплоты, проходящему в единицу времени (1 час) через единицу площади материала (1м2) толщиной 1м при перепаде температур 1оС.

где h – толщина материала, м.

Теплопроводные свойства кожи (так же, как и других обувных материалов) обусловливаются в основном двумя факторами – пористостью и толщиной. Чем больше объём пор в коже, тем резче выражена её теплоизоляционная способность. По сравнению с пористостью и толщиной свойства плотного вещества кожи имеют второстепенное значение. Большое влияние на теплопроводные свойства кожевенных материалов оказывает их влажность. Намокание приводит к вытеснению воздуха из пустот и капилляров кожи и заполнению их водой с соответствующим увеличением теплопроводности до двух и более раз.

Теплоёмкость показывает, какое количество теплоты необходимо подвести к материалу или отвести от него, чтобы изменить его температуру на 1оС. Теплоёмкость единицы массы материала называют удельной теплоёмкостью и определяют по формуле



где t2- t1 – изменение температуры материала; m – масса материала, кг.

Тепловое сопротивление R характеризует способность материалов препятствовать прохождению теплоты и, следовательно, определяет теплозащитные свойства материалов. Термическое сопротивление материалов рассчитывают по формуле



где h толщина материала, м; ? – теплопроводность, .

Чем выше R, тем лучше теплозащитные свойства материала. Чем больше пористость, тем выше термическое сопротивление. Показатели теплофизических свойств материалов, применяемых для изготовления обуви, определяют только опытным путём. Из всех методов экспериментального определения показателей теплофизических свойств можно выделить две группы: стационарной теплопроводности (температура и количество теплоты не зависят от времени), и нестационарной (мгновенного источника теплоты) теплопроводности (температура и количество теплоты зависят от времени).

Методы стационарной теплопроводности делят на абсолютный и сравнительный, в которых для определения теплопроводности исследуемого материала используют эталонный материал с заранее известными теплофизическими свойствами.

Методы нестационарной теплопроводности могут быть основаны на закономерностях регулярного режима охлаждения (нагревания) тел в среде с известной теплоотдачей, нагревании тел с постоянной скоростью, использовании мгновенного источника теплоты. В отличие от методов стационарной теплопроводности, методы нестационарной теплопроводности обеспечивают возможность комплексно и быстро определять показатели ? и С, использовать небольшие пробы испытуемых материалов и конструктивно простые экспериментальные установки. Однако точность определения теплофизических коэффициентов методами стационарной теплопроводности выше, чем точность определения их методами нестационарной теплопроводности. Выбор того или иного метода зависит от поставленной задачи, наличия экспериментального оборудования, исходных данных о материалах (толщина, плотность, пористость и др.).
2.1.3. Взаимодействие материалов с влагой

В процессе производства изделий из кожи и их эксплуатации часто возникает контакт деталей или всего изделия с капельной или паровоздушной влагой. Эти воздействия существенно изменяют свойства материалов и изделий. Воздействие влаги на кожаные подошвы или заготовки верха обуви перед формованием значительно улучшает их формуемость и формоустойчивость. Постоянное воздействие влаги (пота) на картонные стельки или трикотажную подкладку приводит к их быстрому разрушению.

Многие материалы, применяемые в обувном производстве, должны обладать способностью поглощать влагу в жидкой и парообразной фазе и отдавать (испарять) поглощенную ими влагу. Эта способность обеспечивает так называемые гигиенические свойства изделий. Хорошими гигиеническими свойствами обладают кожевенные материалы. Ткани, обладая слишком большой пористостью, не могут предохранить руки и ноги человека от проникания влаги внутрь изделий, хотя большинство из них, за исключением тканей из искусственных волокон, хорошо впитывают влагу, выделяемую стопой и рукой, и отдают её во внешнюю среду. Большинство искусственных материалов почти не обладают свойством поглощать и отдавать влагу. Но они являются хорошим изолятором от проникновения влаги внутрь изделия. Современная наука работает над тем, чтобы получить искусственные материалы, обладающие гигиеническими свойствами натуральной кожи и по некоторым показателям даже превосходящие её.
2.1.4. Сорбция влаги материалами и факторы её обусловливающие

Сорбцией называется процесс поглощения молекул газов, паров, жидкостей твёрдыми телами. Этот процесс может проходить по двум механизмам:

- тело может поглощать вещества только поверхностью - адсорбировать,

- молекулы сорбирующегося вещества проникают внутрь твёрдого тела - абсорбируются.

Десорбцией называется процесс отдачи молекул газов, паров, жидкостей твёрдыми телами. Это процесс, обратный сорбции.

Определение сорбционных свойств материалов происходит следующим образом: готовят десять эксикаторов с разной влажностью воздуха в них (от 0 до 100%). В первый эксикатор наливают концентрированную серную кислоту, обеспечивая тем самым относительную влажность воздуха 0% (абсолютно сухой воздух). Во второй эксикатор заливается разбавленная до 64% серная кислота, при этом увеличивается и влажность воздуха до 10%.Так, постепенно уменьшая концентрацию кислоты, увеличивают влажность воздуха в последующих эксикаторах. В последнем эксикаторе чистая вода – влажность 100%. Затем берут бюкс и помещают в него взвешенный образец, ставят бюкс в первый эксикатор, где получают абсолютно сухой вес образца. Затем последовательно помещают образец во 2-й, 3-й и т.д. эксикаторы. Вес образца будет постепенно расти за счёт увеличения влажности воздуха. Если же образец помещать в эксикаторы в обратной последовательности, т.е. производить высушивание, то вес образца будет постепенно уменьшаться. Однако значение веса при одной и той же влажности в первом и во втором случаях будет отличаться, что объясняется наличием в структуре образца пор различного диаметра, формы. Так, разницу в весе обеспечивает тот факт, что микропоры легче и быстрее втягивают влагу, а макропоры – отдают. Наглядным подтверждением вышесказанного являются кривые сорбции и десорбции, построенные по данным опыта (рис.2.2).

Эти кривые образуют «петлю гистерезиса», зная площадь которой можно определить площадь микро- и макропор, их объём.

Способность материала поглощать и отдавать влагу зависит от физико-химического строения материала и термодинамических условий.

Многие пористые материалы обладают капиллярностью, т.е. способностью поглощаться капиллярами тела. Процесс проникания влаги в материал будет происходить благодаря силам капиллярного подъёма влаги. Известно, что величина подъёма смачивающей жидкости в капиллярном теле зависит от смачиваемости стенок капилляра, поверхностного натяжения и вязкости жидкости, радиуса капилляров, ускорения сил тяжести и времени. Если говорить о влиянии строения материалов на их способность поглощать влагу, то следует отметить, что сорбция зависит от многих факторов: химической природы, надмолекулярной структуры, характера поверхности и т.д. Например, наличие сильнополярных групп (-ОН,-СООН,-NH и др.) в коже и целлюлозных волокнах обеспечивает их большую способность поглощать влагу по сравнению с синтетическими материалами на основе поливинилхлорида (ПВХ), полиэфиров, у которых почти нет гидроксильных групп. В связи с тем, что отдельные детали обуви при носке повторно сильно изгибаются, то количество поглощаемой и отдаваемой влаги будет в этом случае связано с некоторыми механическими процессами, происходящими внутри материала. Отдельные его участки будут растягиваться, другие – сжиматься, что повлечёт за собой изменение диаметров капилляров и будет способствовать или препятствовать поглощению и отдаче влаги. При этом будет происходить взаимное трение волокон внутри материала, что приведёт к некоторому повышению температуры и изменению парциального давления паров воды в материале.
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   14


Учреждение образования «Витебский государственный технологический университет»
Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации