Способ определения воздухопроницаемости объемных материалов

 

Способ определения воздухопроницаемости объемных материалов относится к материаловедению изделий легкой промышленности, в частности к методам изучения структуры и свойств материалов. Для испытания бытовых и технических тканей (материалов) применяют приборы, определяющие воздухопроницаемость как объем воздуха, прошедшего через заданную площадь испытуемого материала за единицу времени при определенном разряжении под точечной пробой. Данный способ испытания предусматривает прижим образца к испытательному столику по периметру круглого отверстия заданной площади, при этом усилие прижима остается постоянным. Так как при увеличении диаметра увеличивается площадь контакта прижимного кольца с образцом, то изменяется давление на образец, что не обеспечивает получение сопоставимых стабильных результатов и возможность сравнения показателей воздухопроницаемости различных материалов. Испытательный узел позволяет определять воздухопроницаемость объемных материалов толщиной до 200 мм при различных давлениях, исключить подсос воздуха через боковую поверхность точечной пробы, равномерно распределить давление при испытании по поверхности точечной пробы, а не по периметру, осуществлять контроль толщины точечной пробы в процессе испытаний, производить определение воздухопроницаемости объемных материалов с учетом толщины точечной пробы, давления на эту пробу и перепада давления воздуха. Достигается повышение информативности при получении сопоставимых стабильных результатов. 2 ил.

Изобретение относится к материаловедению изделий легкой промышленности, в частности к методам изучения структуры и свойств материалов.

Для испытания бытовых и технических тканей (материалов) применяют приборы марки ВПТМ-2, ВПТМ-2М, ATL-2 (FF-12) и марки УПВ-2, определяющие воздухопроницаемость как объем воздуха, прошедшего через заданную площадь испытуемого материала за единицу времени при определенном разряжении под точечной пробой. Указанные приборы обеспечивают измерение воздухопроницаемости в диапазоне от 25 до 10750 дм³/(м²с), разряжение под точечной пробой 49 Па (5 мм вод. ст.), силу прижима точечной пробы 147 Н (15 кгс). Реализованный на приборах способ испытания предусматривает прижим образца к испытательному столику по периметру круглого отверстия заданной площади. Диаметр отверстия выбирают в зависимости от воздухопроницаемости точечной пробы, но усилие прижима остается постоянным. Так как при увеличении диаметра увеличивается площадь контакта прижимного кольца с образцом, то изменяется давление на образец. Поэтому этот способ не обеспечивает получение сопоставимых стабильных результатов и возможность сравнения показателей воздухопроницаемости различных материалов (ГОСТ 12088-77. Материалы текстильные и изделия из них. Метод определения воздухопроницаемости - М.: Изд-во стандартов. - 12 с.; Лабораторный практикум по материаловедению швейного производства: Учебное пособие для вузов (Бузов Б.А., Алыменкова Н.Д., Петропавловский Д.Г. и др., - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Легпромбытиздат, 1991 - 432 с).

Известен прибор марки ВПТМ-2, который комплектуется шестью сменными столиками с отверстиями радиусом 8, 12,5, 17,8, 25,2. 39,9 и 56,5 мкм. Ширина зоны контакта прижимного кольца 13 мм. При испытаниях давление на образец между первым и шестым столиком изменяется в 4,34 раза, что не позволяет сравнивать показатели различных материалов.

Во время испытаний объемные материалы (нетканые полотна, синтепон, пакеты с перопуховой массой) претерпевают значительные деформации как в зоне контакта с прижимным кольцом, так и по поверхности продуваемой области. На результаты испытаний также влияет подсос воздуха через боковые поверхности точечной пробы между столиком и прижимным кольцом.

Наиболее близким по назначению и технической сущности к заявленному является способ определения воздухопроницаемости объемных материалов, включающий равномерное распределение давления на пробу по торцевой поверхности пробы объемного материала с помощью системы нагружения при исключении подсоса воздуха через боковую поверхность и оценку воздухопроницаемости (авт. св. СССР N 679658, кл. G 01 N 33/36, 1979).

Однако данный способ недостаточно информативен ввиду неизменности давления на пробу и ее объема в процессе испытания.

Целью настоящего изобретения является получение сопоставимых стабильных результатов при определении воздухопроницаемости объемных материалов.

Предложенный способ определения воздухопроницаемости объемных материалов основан на принципиально новом подходе, основанном на изменении и измерении приложенного давления на точечную пробу и соответствующем расчете показателя удельной воздухопроницаемости.

Указанная цель достигается за счет применения испытательного узла (выносного столика), который позволяет: определять воздухопроницаемость объемных материалов толщиной до 200 мм при различных давлениях; исключить подсос воздуха через боковую поверхность точечной пробы; равномерно распределить давление по торцевой поверхности точечной пробы, а не по периметру; осуществлять контроль толщины точечной пробы в процессе испытания; производить оценку воздухопроницаемости путем расчета показателя воздухопроницаемости объемных материалов с учетом толщины точечной пробы, давления на эту пробу и перепада давления воздуха при создании и измерении разряжения под пробой.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема дополнительного узла, состоящая из системы нагружения 1 с сетчатой площадкой давления на пробу, точечной пробы объемных материалов 2, полого цилиндра 3, сетки 4 и камеры разряжения 5.

Исследование воздухопроницаемости синтепона и гусиного пуха с помощью предлагаемого способа показали, что увеличение давления на точечную пробу ведет к уменьшению толщины этой пробы и снижению показателя воздухопроницаемости. Для сравнения показателей воздухопроницаемости различных объемных материалов, отличающихся по толщине, удельная воздухопроницаемость определяется: B_уд = B_p,Δp·h, где B_p,Δp - воздухопроницаемость точечной пробы при нагружении давлением P и разряжении под точечной пробой ΔP, дм³/(м²с); P - давление на точечную пробу, Па; ΔP - разряжение под точечной пробой, мм вод. ст.;
h - высота точечной пробы, мм.

На фиг. 2 показана зависимость удельной воздухопроницаемости пуховой массы от плотности точечных проб, полученная с использованием разработанного способа.

Плотность точечных проб в процессе испытания на воздухопроницаемость изменялась путем изменения давления на эти пробы при измерении величины этого давления.

Результаты показали, что с увеличением плотности точечных проб на начальном этапе, происходит резкое снижение удельной воздухопроницаемости. Дальнейшее увеличение плотности не связано с резким изменением показателя удельной воздухопроницаемости.

Пользуясь полученными результатами, можно рассчитать воздухопроницаемость объемных материалов любой толщины и любой плотности, кроме того, показатель удельной воздухопроницаемости, получаемый при применении разработанного способа, является универсальной величиной и позволяет существенно сократить экспериментальные исследования при проектировании теплозащитной одежды и при разработке различных фильтров.

Формула изобретения

Способ определения воздухопроницаемости объемных материалов, включающий равномерное распределение давления на пробу по торцевой поверхности точечной пробы объемного материала с помощью системы нагружения при исключении подсоса воздухом через боковую поверхность пробы, оценку воздухопроницаемости, отличающийся тем, что под пробой создают и измеряют разрежение, давление на пробу измеряют и изменяют в процессе испытаний, осуществляют контроль толщины пробы, рассчитывают показатель воздухопроницаемости с учетом толщины точечной пробы, давления на нее и перепада давления воздуха при разрежении.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2