способ определения потостойкости кожи

Формула изобретения

Способ определения потостойкости кожи, заключающийся в том, что образец испытываемого материала размером 10×10 см помещают в измерительное устройство прибора для измерения упруго-пластических свойств материалов неразрушающим методом и определяют модуль упругости E_y1 или модуль высокоэластичности Е_э1, после чего образец выдерживают в растворе искусственного пота при комнатной температуре в течение 3-х суток, затем подсушивают в естественных условиях в течение 22-24 ч и на приборе для измерения упруго-пластических свойств материалов неразрушающим методом определяют модуль упругости Е _y2 или модуль высокоэластичности Е_э2 , потостойкость кожи П в процентах рассчитывают по формуле

П=(E_y2:E_y1)·100 или (Е_э2:Е_э1)·100,

где E_y1 - модуль упругости исходного образца, МПа;

Е_y2 - модуль упругости образца после обработки в растворе искусственного пота, МПа;

Е_э1 - модуль высокоэластичности исходного образца, МПа;

Е_э2 - модуль высокоэластичности образца после обработки в растворе искусственного пота, МПа.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к легкой промышленности и может быть использовано при определении потостойкости капиллярно-пористых волокнистых и пленочных материалов, например натуральной и искусственной кожи.

Известен способ определения потостойкости кож, заключающийся в том, что образцы исследуемых материалов выдерживают в растворе искусственного пота в течение 24 часов, высушивают в течение 24 часов и эту операцию повторяют шесть раз. После этого определяют физико-механические характеристики образцов: предел прочности при растяжении, относительное удлинение и жесткость. Для получения сопоставимых данных используют контрольные образцы, которые обрабатывают по такой же схеме, с той лишь разницей, что вместо пота применяют дистиллированную воду.

Потостойкость оценивают по отношению полученных показателей до и после испытаний, причем показатели образца до испытания принимают за единицу (Бернштейн М.М. Потостойкость и микробиологическая устойчивость кож для подкладки обуви: Реф. сб. «Кожевенная промышленность». - М.: ЦНИИТЭИлегпром, 1977. №6. - С.8-14).

Недостатком данного способа является его трудоемкость, влияние направления вырубаемого образца (анизотропии) на точность измерения.

Наиболее близким аналогом предложенного технического решения является способ определения потостойкости кожи, заключающийся в том, что после шестикратной циклической обработки опытного образца в растворе искусственного пота, а контрольного - в дистиллированной воде, с последующим высушиванием их в течение суток, определяют модули упругости кож, а значение потостойкости, выраженное в процентах, рассчитывают по отношению модулей упругости кож, обработанных потом и водой. Причем модуль упругости Е испытываемого образца и контрольного рассчитывают по отношению напряжения =9,8 МПа к соответствующему относительному удлинению , полученному при этом напряжении при испытании на разрывной машине, по формуле: Е= : [В.А.Волков, И.З.Пуримов. Технический анализ и контроль кожевенного производства. - М.: Легкая индустрия, 1972. - 232 с.].

Недостатком этого способа является необходимость многократных циклов обработки и сушки, использование дистиллированной воды в качестве среды сравнения, большой разброс получаемых значений потостойкости.

Техническим результатом изобретения является повышение точности определения показателя потостойкости и снижение трудоемкости способа.

Данный результат достигается тем, что способ определения потостойкости кож заключается в том, что образец испытываемого материала размером 10×10 см помещают в измерительное устройство прибора Релакс и определяют модуль упругости E_y1 или модуль высокоэластичности E_э1, после чего образец выдерживают в растворе искусственного пота при комнатной температуре в течение 3-х суток, затем лодсушивают в естественных условиях в течение 22-24 часов и на приборе Релакс определяют модуль упругости Е _у2 или модуль высокоэластичности Е_э2 , потостойкость кожи П в процентах рассчитывают по формуле П=(Е _у2:E_y1)·100 или (Е _э2:E_э1)·100, где E _y1 - модуль упругости исходного образца, МПа; Е _у2 - модуль упругости образца после обработки в растворе искусственного пота, МПа; E_э1 - модуль высокоэластичности исходного образца, МПа; Е_э2 - модуль высокоэластичности образца после обработки в растворе искусственного пота, МПа.

Отличительной особенностью предложенного способа является то, что испытываемые образцы выдерживают в растворе искусственного пота в течение 3 суток без промежуточного высушивания, определение модуля упругости или высокоэластичности до и после обработки проводят на приборе Релакс на одном и том же образце без его разрушения, а показатель потостойкости определяют в процентах по отношению модуля упругости или высокоэластичности образца, обработанного в растворе искусственного пота, к модулю упругости или высокоэластичности исходного образца.

Сущность способа заключается в следующем.

Образец испытываемого материала размером 10×10 см помещают в измерительное устройство прибора Релакс и определяют модуль упругости E_y1 или модуль высокоэластичности E_э1. Этот же образец после испытаний помещают в емкость, содержащую раствор искусственного пота, с тем расчетом, чтобы он был полностью покрыт жидкостью. В состав искусственного пота входят (на 150 мл раствора): хлорид натрия - 3,0 г, углекислый аммоний - 0,1 г, динатрийфосфат - 0,03 г, карбамид - 3,6 г, молочная кислота - 0,2 г. Образец выдерживают в растворе при комнатной температуре в течение 3 суток, после чего его вынимают, подсушивают в естественных условиях в течение 22-24 часов и вновь определяют значение модуля упругости или высокоэластичности на установке Релакс. Потостойкость в процентах рассчитывают как отношение модуля Е_у2 или Е_э2, измеренного после выдерживания образца кожи в растворе искусственного пота, к модулю E _y1 или Е_э1 исходного образца соответственно.

Модули упругости и высокоэластичности являются одними из основных показателей, характеризующих упруго-пластические свойства кожи.

На фиг.1 изображена блок-схема прибора Релакс.

Прибор Релакс для измерения упругопластических свойств натуральных и синтетических материалов неразрушающим методом состоит из механического блока нагрузки - разгрузки образца 1, электронного блока преобразования сигнала 2, системного блока компьютера 3, монитора 4, клавиатуры 5, принтера 6.

Точность измерения: деформации - 2%, напряжения - 3%. Диапазон напряжений при испытании на растяжение: 0,2-2 МПа.

Определяемые показатели: модуль упругости, модуль высокоэластичности; постоянные времени и коэффициенты вязкости - быстрого и медленного процессов релаксации; коэффициент пластической вязкости.

Оригинальное программное обеспечение включает следующие программы:

- для получения файла данных отдельного испытания;

- для его обработки и получения результатов;

- для статистической обработки нескольких испытаний одного образца с автоматическим составлением протокола, сводной таблицы показателей и спектра. Определяется также точность аппроксимации и ошибки опыта по каждому показателю. Размеры прибора - 275×180×70 мм. Масса прибора - не более 3 кг.

Прибор позволяет без разрушения образца исследовать деформационные свойства кож, меха, пленок, тканей и других подобных материалов, а также их пакетов путем компьютерного анализа процесса релаксации образца, получать с высокой точностью комплекс до пятнадцати показателей упругих, вязких и пластических свойств и спектр времен релаксации материала, на основе чего совершенствовать технологию, надежно сертифицировать качество материала [Бурмистров А.Г., Кочеров А.В. Компьютерный комплекс «RELAX» для оценки качества материалов // Кожевенно-обувная промышленность. - 1998. № 1. -С.17-19].

До настоящего времени испытания различных материалов на потостойкость на приборе Релакс не проводились.

На фиг.2 представлены графики изменения модулей упругости по прототипу - А, по предлагаемому способу - Б и модуля высокоэластичности ×10^-1 - В по предлагаемому способу в зависимости от количества циклов обработки в растворе искусственного пота.

На фиг.3 представлены графики изменения модулей упругости по прототипу - А, по предлагаемому способу - Б и модуля высокоэластичности ×10 ^-1 - В по предлагаемому способу в зависимости от количества циклов обработки в воде.

Как следует из представленных на фиг.2 и фиг.3 зависимостей, изменения модуля упругости образцов кожи под действием воды имеют большие абсолютные величины, чем под действием искусственного пота. В этой связи определение потостойкости кожи в прототипе, как отношение модуля упругости образца под действием пота к модулю упругости образца под действием воды представляется некорректным, так как рассчитанные показатели потостойкости в некоторых случаях превышают 100%.

На фиг.2 и фиг.3 показано, что модули упругости и высокоэластичности опытного образца изменяются на протяжении 3 циклов испытаний, а затем остаются практически постоянными, что дает основание ограничить время обработки образца в растворе искусственного пота тремя сутками.

Поскольку изменения, происходящие в структуре дермы исследуемого образца, непосредственно влияют на его упругопластические характеристики, более правомерно оценивать потостойкость как отношение модуля упругости или высокоэластичности, определенного после выдерживания образца в растворе искусственного пота, к модулю упругости или высокоэластичности исходного образца.

Пример 1. Образец кожи хромового дубления для верха обуви размером 10×10 см помещают в измерительное устройство прибора Релакс и определяют модуль упругости E_y1 . Этот же образец помещают в емкость, содержащую раствор искусственного пота, с тем расчетом, чтобы он был полностью покрыт жидкостью. В состав искусственного пота входят (на 150 мл раствора): хлорид натрия - 3,0 г, углекислый аммоний - 0,1 г, динатрийфосфат - 0,03 г, карбамид - 3,6 г, молочная кислота - 0,2 г. Образец выдерживают в растворе при комнатной температуре в течение 3 суток, после чего его вынимают, подсушивают в естественных условиях в течение 22 часов и вновь определяют значение модуля упругости Е _у2 на установке Релакс. Потостойкость в процентах рассчитывают по формуле

П=(E_y2:E _y1) 100

Пример 2. Образец подкладочной кожи из сырья КРС размером 10×10 см испытывают и обрабатывают в растворе искусственного пота, как в примере 1, но подсушивание образца осуществляют в течение 23 часов. Потостойкость определяют по примеру 1.

Пример 3. Образец подкладочной кожи из спилка размером 10×10 см испытывают и обрабатывают в растворе искусственного пота, как в примере 1, но подсушивание его осуществляют в течение 24 часов. Потостойкость определяют по примеру 1.

Пример 4. Образец кожи хромового дубления для верха обуви размером 10×10 см помещают в измерительное устройство прибора Релакс и определяют модуль высокоэластичности E_э1. Этот же образец помещают в емкость, содержащую раствор искусственного пота, с тем расчетом, чтобы он был полностью покрыт жидкостью. В состав искусственного пота входят (на 150 мл раствора): хлорид натрия - 3,0 г, углекислый аммоний - 0,1 г, динатрийфосфат - 0,03 г, карбамид - 3,6 г, молочная кислота - 0,2 г. Образец выдерживают в растворе при комнатной температуре в течение 3 суток, после чего его вынимают, подсушивают в естественных условиях в течение 22 часов и вновь определяют значение модуля высокоэластичности Е_э2 на установке Релакс. Потостойкость в процентах рассчитывают по формуле

П=(Е _э2:Е_э1)·100

Пример 5. Образец подкладочной кожи из сырья КРС размером 10×10 см испытывают и обрабатывают в растворе искусственного пота, как в примере 4, но подсушивание образца осуществляют в течение 23 часов. Потостойкость определяют по примеру 4.

Пример 6. Образец подкладочной кожи из спилка размером 10×10 см испытывают и обрабатывают в растворе искусственного пота, как в примере 4, но подсушивание его осуществляют в течение 24 часов. Потостойкость определяют по примеру 4.

Результаты испытаний образцов по предложенному способу и прототипу представлены в таблице.

Анализ полученных данных показывает, что предложенный способ определения потостойкости кожи позволяет повысить точность измерения в 2,7-3 раза, сократить длительность способа в 3 раза и материалоемкость в 5 раз.

Таблица
Показатели	Примеры
	1	2	3	4	5	6	Прототип
Модуль упругости Ey1, МПа	30,0	56,9	56,6				30,6 (пот)
Модуль упругости Еу2, МПа	21,1	38,4	46,6				32,7 (вода)
Потостойкость, % П=(Еу2:Е у1)·100	70,3	67,5	82,3				93,6
Модуль высокоэластичности Еэ1, МПа				160	275	274	-
Модуль высокоэластичности Е э2, МПа				109	179	218	-
Потостойкость, % П=(Еэ2 :Еэ1)100				68,1	65,1	79,6	93,6
Ошибка определения, %	5,2	6,0	5,8	5,2	6,0	5,8	16,2
Длительность подготовительного процесса, сут	4	4	4	4	4	4	12
Длительность измерения модулей упругости, мин	10	10	10	10	10	10	60
Количество испытываемых образцов, шт	1	1	1	1	1	1	4
Площадь образцов, см2	100	100	100	100	100	100	500