Лекция 7 физические свойства материалов
Физические свойства материалов характеризуют их способность к поглощению и проницаемости газа, паровоздушной среды и жидкости, воздействию теплоты, электрических полей, света, звука и т.п.
Для оценки физических свойств материалов используют разные характеристики, которые необходимо знать при изготовлении изделий легкой промышленности: гигроскопические, усадки и набухаемости, проницаемости, тепловые, теплофизические, электрические, оптические.
1 Взаимодействие материалов с влагой
В процессе производства изделий легкой промышленности и их эксплуатации часто возникает контакт деталей или всего изделия с капельной или паровоздушной влагой. Эти воздействия существенно изменяют свойства материалов и изделий. Так, воздействие влаги на кожаные подошвы или заготовки верха обуви перед формованием значительно улучшает их формуемость и формоустойчивость. Однако, постоянное воздействие влаги на некоторые детали может привести к их разрушению.
Многие материалы, применяемые в изделиях легкой промышленности, должны обладать способностью поглощать влагу в жидкой и парообразной фазе и отдавать (испарять) поглощенную ими влагу. Эта способность обеспечивает так называемые гигиенические свойства изделий. Способность материалов взаимодействовать с влагой как из паровоздушной, так и жидкой 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.
Хорошими гигиеническими свойствами обладают кожевенные материалы. 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.
1.1 Сорбция влаги материалами и факторы её обусловливающие
Сорбцией называется процесс поглощения молекул газов, паров, жидкостей твёрдыми телами.
Десорбцией называется процесс отдачи молекул газов, паров, жидкостей твёрдыми телами. Это процесс, обратный сорбции.
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.