Контрольні питання

1. Які розривні характеристики використовують для оцінки якості механічних властивостей волокон?

2. Який взаємозв’язок існує між механічними властивостями волокон та їх якістю?

3. За допомогою яких пристроїв визначають розривне навантаження і подовження волокон. Їх відмінні особливості.

4. Які методи використовують для визначення механічних властивостей бавовняних волокон?

5. Яким чином оцінюють нерівномірність волокон за розривним навантаженням?

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №6

Визначення гігроскопічних властивостей бавовняного волокна

Мета роботи: вивчення прямих і непрямих методів визначення вологості бавовняного волокна.

Матеріальне забезпечення: сушильна електрична лабораторна шафа СНОЛ, електровологомір ТЕВ-1, ексикатори, лабораторні ваги та сушильна установка УС-4.

Нормативні документи: ГОСТ 3274.4-72. Волокно хлопковое. Методы определения влажности; ГОСТ 3274.0-72. Волокно хлопковое. Методы испытаний.

6.1. Стислі теоретичні відомості

Вологість текстильних матеріалів – це вміст у них сорбційних водяних парів, які капілярно та механічно утримуються водою у рідкій фазі.

Бавовняне волокно та інші текстильні матеріали мають високу сорбційну здатність, тобто поглинають вологу із повітря або віддають її в атмосферу, в результаті чого встановлюється так звана їх рівноважна вологість.

Вологість текстильних матеріалів тим більша, чим вища відносна вологість і нижча температура повітря. Зміна вологості волокон впливає на протікання фізико-хімічних, механічних властивостей, а також технологічних процесів їх переробки у прядінні, ткацтві, фарбуванні та опорядженні. Щоб виключити вплив вологості на ці властивості, їх визначають не при фактичній вологості, а при встановленій (нормальній) вологості матеріалу.

Вміст вологи у матеріалі характеризується вологістю ( ) та вологовмістом ( ).

Вологістю матеріалу називають кількість води, яка міститься в ньому, виражена у відсотках від маси абсолютно сухого матеріалу.

Вологовмістом матеріалу називають кількість води, яка міститься в ньому, виражена у відсотках від маси вологого матеріалу.

Для визначення вологості за вологовмістом і навпаки використовують наступні формули:

(6.1)

(6.2)

Розрізняють фактичну, нормальну, кондиційну (нормовану) та рівноважну вологість матеріалу.

Фактичною вологістю волокна називають вміст в ньому вологи, яка може бути видалена висушуванням при температурі 105-110⁰ С і розрахована у відсотках до маси сухого матеріалу:

, (6.3)

де - маса зразка матеріалу до видалення із нього вологи;

- маса зразка після видалення вологи.

Якщо відібраний для випробування на вологість зразок, який має початкову масу в процесі зберігання змінює свою масу до , то його вологість у момент відбору обчислюють за формулою:

(6.4)

Нормальна вологість матеріалу – це вологість його після попереднього витримування в заданих кондиційних умовах, тобто при кондиційній вологості повітря і температурі .

Кондиційна (нормована) вологість - норма вологості, встановлена для розрахунку під час здачі-прийманні матеріалу. Вона вказана в стандартах або технічних умовах.

Розрахунок між споживачем і постачальником проводиться за кондиційною (нормованою) масою партії волокна, визначають за формулою:

, (6.5)

де - маса партії з фактичною вологістю, г;

- нормована вологість, %;

- фактична вологість, %.

Рівноважну вологість, яку матеріал набув після тривалого перебування у середовищі з певною температурою і вологістю, можна розрахувати за формулами Е. Мюллера і М.А. Тімоніна.

Формула Мюллера:

, (6.6)

де - постійні величини (див. табл. 2.1, додаток 2);

- температура повітря, ⁰С.

Формула Тімоніна:

, (6.7)

де - постійні величини (див. табл. 2.1, додаток 2).

Для визначення вологості бавовняного волокна застосовують прямі та непрямі методи. До прямих відносять методи, за допомогою яких вимірюють кількість вологи, яка видаляється із волокнистого зразка шляхом висушування, дистиляції та екстрагування.

Висушування матеріалу здійснюється потоком гарячого повітря, інфрачервоними променями або у високочастотних електричних полях. При визначенні фактичної вологості бавовняного волокна шляхом видалення із нього вологи потоком гарячого повітря застосовують сушильні (кондиційні) апарати, розроблені у колишньому СРСР: АК-2 і ВКА-2 і зарубіжні апарати типу “Метроімпекс” (Угорщина) та сушильна лабораторна шафа СНОЛ.

До непрямих методів відносяться методи визначення, які базуються на залежності опору або діелектричної постійної матеріалу від вмісту в ньому води.

Електричні методи відносяться до непрямих методів вимірювання вологості матеріалів, оскільки принцип дії пристроїв, які використовуються, базується не на безпосередньому визначенні вмісту води у матеріалі, а на вимірюванні характеристик властивостей матеріалу, які залежать від вологості: діелектричної проникності, електричного опору. Переваги електричних методів вимірювання вологості у тому, що вони є експресними. Однак, вони мають деякі недоліки: вимірювання електричного опору матеріалу затрудняється через його чуттєвість до зміни вологи, сорбованою зовнішньою поверхнею волокнистого матеріалу. Це і деякі інші причини обмежують застосування даного методу, знижують точність і достовірність вимірювань, чим і пояснюється порівняно мале поширення пристроїв такого типу. Другий, електроємнісний, метод вимірювання вологості базується на залежності величини діелектричної проникності від вмісту у матеріалі вологи. Найбільшого поширення набув електроємнісний вологомір ТЕВ-1. Загальний вигляд пристрою подано на рис. 6.1. Пристрій має датчик-конденсатор 10, який складається з двох циліндричних обкладинок, між якими закладається вимірюваний зразок волокна. На передній панелі пристрою встановлена шкала вологості матеріалу 9, міліамперметр 7 для настройки та контролю пристрою, кнопки та рукоятки управління. Приєднавши до клеми 1, провід заземлення, вмикають вилку шнура пристрою у розетку електричної мережі. При включенні тумблера 2 живлення пристрою загорається сигнальна лампа 3. Після 5-10хв. Прогрівання пристрою ручкою 4 вимірювального конденсатора встановлюють стрілку 5 на нульову поділку вимірювальної шкали. Встановивши перемикач 6 в положення бавовна, ручкою регулятора опору слід перевести стрілку мікроамперметра 7 у нульове положення. Наважку волокна слід рівномірно вкласти в датчик-конденсатор 10 пристрою, заповнивши його доверху. Стрілка 5 буде показувати вологість наважки матеріалу на відповідній шкалі 9.

Рис. 6.1. Електровологомір ТЕВ-1

При вимірюванні вологості бавовняного волокна необхідно в результат, отриманий на пристрої, вносити поправку на температуру. Цю поправку розраховують за формулою:

, (6.8)

де - фактична вологість волокна, %;

- вологість за пристроєм, %;

- температура повітря, при якій визначають вологість волокна, ⁰С.

Одним із останніх розроблених пристроїв для визначення вмісту вологи у бавовні є портативний вологомір UF-XSD (рис. 6.2). Показання пристрою відображаються на екрані. Він зручний у використанні та має високу швидкість вимірювання.

До вологоміра додається два набори високочутливих щупів для випробування різних матеріалів. Джерело живлення – 6 батарей (6х1,5В), вага 1кг, довжина щупа – 120мм.

Рис. 6.2. Портативний вологомір UF-XSD