4 Лабораторная работа №4

«Определение гигроскопических характеристик свойств материалов»

4.1 Цель работы

1.Подготовить образцы к испытанию.

2.Изучить методики по определению намокаемости и влагоемкости образцов.

3.Определить гигроскопические характеристики материалов.

4.2 Краткие сведения из теории

Способность материалов взаимодействовать с влагой, Фй среды является одним из основных свойств материалов, применяющихся для изготовления внутренних и наружных деталей повседневной, модельной, детской и других видов обуви; наружных и внутренних деталей одежды; некоторых изделий кожгалантереи.

Характеристики, определяющие взаимодействие материалов с влагой, относятся к гигиеническим характеристикам свойств и поэтому нормируются для всех видов мягких искусственных и синтетических кож, текстильных полотен, в состав которых входят химические волокна, и картонов. Для кож и текстильных полотен, изготовленных из натуральных волокон, эти показатели не нормируются.

Для оценки способности материалов взаимодействовать с влагой применяют такие характеристики, как влажность, гигроскопичность, намокаемость, влагоемкость, влагоотдача и ряд других.

Влажность материала, соответствующая сорбционному равновесию, называется равновесной влажностью. Влажность показывает процентное отношение массы воды, содержащейся в материале, к массе абсолютно-сухого материала. При изменении влажности и температуры окружающей среды меняется величина равновесной влажности. Различают фактическую и кондиционную влажность.

Фактическая влажность (влажность) W (%) – содержание в материале влаги, сорбированной из паровоздушной среды и определенной в момент испытания:

W = 100(m-m0)/m0, (4,1)

Где m- фактическая масса пробы материала при некоторой относительной влажности воздуха φi (%), которую принято называть воздушн-сухой, например влажность воздуха в помещении лаборатории; m0 - масса той же пробы материала после сушки, в которой отсутствует влага, сорбированноя из паровоздушной среды.

Кондиционная влажность Wk(%) – содержание в материале влаги, сорбированной из паровоздушной среды при кондиционных условиях, т.е. при температуре воздуха (20±2) ºС и влажности воздуха (65±2)%. Кондиционную влажность вычисляют по формуле:

Wk = 100(mk - m0)/m0, (4,2)

где mk - масса пробы материала при кондиционных условиях.

Величину mk, зависящую от атмосферных условий, рассчитывают по формуле:

mk = m(100+Wk)/100+W (4,3)

Зная влажность W материала и его массу m, можно рассчитать массу абсолютно-сухого материала m0 по формуле:

m0 = m(100-W)/100. (4,4)

Гигроскопичность Г(%) - способность материала взаимодействовать с паровоздушной средой влажностью φ≈100% и температуре (20±2) ºС в течение определенного времени:

Г = 100(m1-m0)/ m0, (4,5)

где m1 - масса пробы материала после пребывания в паровоздушной среде с влажностью φ≈100% в течении определенного времени.

Намокаемость H (%) – способность материала взаимодействовать с вланой из жидкой среды в течение определенного времени:

H = 100(m2 – m)/m, (4,6)

где m2 – масса пробы материала после взаимодействия с влагой в течение определенного времени.

Влагоемкость B (%) – полное влагосодержание материала с учетом влаги, сорбированной из паровоздушной и жидкой среды после пребывания пробы материала в воде в течение определенного времени:

B = 100(m2 – m0)/m0, (4,7)

Влагоотдача (от количества поглощенной влаги) B1 (%) – способность материала отдавать содержащуюся в нем влагу в окружающую среду:

B = 100(m1 – m´ )/ (m1 – m0), (4,8)

где m´ - масса пробы материала после пребывания в эксикаторе с влажностью воздуха φ≈2% в течение определенного времени.

где l1-длинна рабочей части при действии внешней силы, которая меньше разрушающей;

l- длинна рабочей части элементарной пробы до растяжения;

относительное удлинение ε (%) – относительное изменение длины рабочей части пробы материала:

ε=100[(l1- l)/ l] =100(∆l/ l); (1,2)

напряжение σ ( МПа или Па), возникающие в материале при действии внешней силы:

σ=P/F, (1,3)

где P – действующая сила, H; F – площадь поперечного сечения рабочей части испытываемой рабочей части материала, м²;

F=bh, (1,4)

Где b – ширина, м; h – толщина, м;

прочность P* (даН иои Н) – максимальное значение силы, которое необходимо приложить к элементарной пробе материала для его разрушения;

абсолютное удлинение при разрыве ∆l* - изминение линейного размера рабочей части элементарной пробы материала при действии разрушающей силы P*:

∆l*=l*- l, (1,5)

где l* -длина рабочей части в момент разрушения;

относительное удлинение при разрыве ε* (%) – относительное изменение длины рабочей части элементарной пробы материала при разрушении:

ε*=100[(l*- l)/ l] =100(∆l*/ l); (1,6)

предел прочности σ* (Па) – максимальное напряжение, предшествующее разрушению материала:

σ*=P*/F. (1,7)

Полуцкловые характеристики материалов при одноосном растяжении определяют на разрывной машине (динамометре). В зависимости от формы испытываемой пробы материала различают следующие виды испытаний:

стрип – поперечные размеры элементарной пробы меньше ширины зажимов;

граб – поперечные размеры больше ширины зажимов;

полуграб – смешанный метод.

Показатели свойств материалов при одноосном растяжении определяют на разрывных машинах с постоянной скоростью опускания нижнего зажима, с постоянной скоростью возрастания нагрузки и с постоянной скоростью деформирования.

При стандартных испытаниях материалов легкой промышленности применяют разрывные машины маятникового типа РТ-250М-2, РМ-3-1, РМ-30-1, ИР-574-3 и др. Разрывные машины данного типа состоят из силоизмерителя (измерение силы в испытываемой элементарной пробе материала осуществляется по углу отклонения маятника от вертикального положения), приводной станции и рабочих органов (зажимов), соединенных с маятником и приводной станцией.

1.3 Выполнение работы.

5. Образцы вырубают вдоль и поперек линий хребта кожи не менее двух по каждому направлению в соответствии с ГОСТ- 938.0-75, маркируют и размечают рабочую часть прямыми линиями перпендикулярно продольной оси на пять равных участков длиной 10, 30 и 40мм для образцов с длиной рабочей части соответственно 50, 150 и 200мм. Кондиционирование.

6. После кондиционирования замеряют толщину каждого участка с точностью до ± 0,01мм. и рассчитывают среднее значение толщены образца.

7. Испытание элементарных проб кож проводиться на разрывной машине РТ- 250М-2.

8. Получив диаграммы растяжения всех проб, рассчитывают показатели механических свойств кож при растяжении.