Модифікований спосіб визначення диференціальної пористості шкіри в макропоровій зоні

Модифікований спосіб визначення диференціальної пористості шкіри в макропоровій зоні, який передбачає одержання за допомогою гострого ножа із шкіри зразка у вигляді круга площиною 100 мм 2 та проведення досліджень, який відрізняється тим, що для досліджень через зразок, ступінчасто підвищуючи тиск, продавлюють інерт ну рідину (гас), під час сталого тиску визначають витрату рідини через пори зразка, за значеннями якої визначають число пор Δn, які знаходяться в довільному інтервалі радіусів пор Δr, і за числом пор розраховують диференціальну функцію розподілу пор за радіусами у вигляді: Dn F(r ) = n Dr , Корисна модель належить до шкіряної промисловості, а саме до методів оцінки якості натуральної та штучної шкіри - визначення диференціальної пористості. Натуральна шкіра є колоїдним капілярнопористим тілом, тобто має розвинену пористу структур у, а основна складова шкіри - колаген гідрофільні властивості. Ці особливості побудови натуральної шкіри і зумовлюють її унікальні властивості: високу паропроникність, гігроскопічність, гідрофільність складових шкіри. Найбільш близьким технічним рішенням до корисної моделі є "Спосіб визначення диференціальної пористості натуральної та штучної шкіри в макропоровій області" [1]. Для визначення диференціальної пористості шкіри цим методом, зразок шкіри (натуральної або штучної) просочують інертною рідиною (гасом, ксилолом), продавлюють повітря через зразок, у бік зменшення тиску й експериментально визначають кінетику кореня квадратного із тиску. Після цього графічно диференціюють цю залежність і знаходять площі фільтруючи х пор DSi у вузькому інтервалі радіусів n де n = å Dni - число всіх фільтруючи х пор, які заi =1 льного визначення залежності P f (t) . = Особливо, якщо шкіра має значну загальну пористість: 0,5...0,7. Якщо розглядати шкіри, що використовуються на практиці для верху взуття або для одягу, то якраз вони і мають такі значення пористості, а це створює умови для швидкого зниження тиску повітря, яке витискає гас із пор шкіри, і призводить до збільшення похибки вимірів експериментальної залежності P = f (t) . В основу корисної моделі поставлено задачу зменшення похибки, яка виникає під час експери (11) UA де Sn = å DSi - площа всіх фільтруючи х пор. Недоліком цього способу визначення диференціальної пористості шкіри є значна похибка (особливо за граничних тисків) під час експеримента (19) пор D r . Диференціальну функцію розподілу (ДФР) пор за радіусами f(r) обчислюють як DS f (r ) = (1) SnD r 24214 (13) U діяні під час проходження інертної рідини через зразок. 3 24214 ментального визначення кінетики тиску P = f (t ) , шляхом створення нового пристрою, в якому продавлюють через зразок не повітря, як в [1], а саму інертну рідину - гас, поступово збільшуючи тиск до 5·105Па. Поставлена задача досягається за рахунок того, що через зразок, ступінчато підвищуючи тиск, продавлюють інертну рідину (гас), під час сталого тиску визначають витрати рідини через пори зразка, за значеннями яких визначають число пор Dn , які знаходяться в довільному інтервалі радіусів пор D r , і за числом пор розраховують диференціальну функцію розподілу пор за радіусами у вигляді Dn F(r ) = n Dr n де n = å Dni - число всі х фільтруючи х пор, які i=1 задіяні під час проходження інертної рідини через зразок. Відміна даного способу полягає в наступному. Згідно з прототипом, експеримент починається із максимально можливого тиску повітря - 5·105Па, при цьому повітря витискує із пор шкіри гас, тиск у балоні швидко падає, що ускладнює фіксування тиску і часу одночасно. У нашому випадку тиск зростає поступово і ступінчато, відпадає необхідність графічного диференціювання експериментальної залежності P = f (t) . При цьому можна знехтувати методичними помилками. Тобто, точність вимірів залежності P = f (t ) визначається виключно точністю приладів, що використовуються для вимірювання тиску (манометр) та часу (секундомір). Схему установки для визначення диференціальної пористості шкіри зображено на фігурі. Зразок шкіри 1 розміщають проміж виступів металевих фланців 2 і затискують трьома гвинтами, для запобігання просочування гасу назовні. У балон З наливають гас 4 через кран 5 при закритому крані 6. Після цього до крану 5 під'єднують компресор, що забезпечує ступінчате збільшення тиску в балоні (або використовують для цієї мети насос).Під час кожного підвищення тиску визначають кількість гасу, що просочився через зразок при відкритому крані 6, за однакові проміжки часу. Витрати гасу визначають шляхом зважування на аналітичних терезах склянки з гасом. Обробка експериментальних даних виконувалась наступним чином. Кожному значенню тиску Р відповідає мінімальний радіус фільтруючи х пор, із яких витискується рідина згідно з формулою Лапласа 2s (2) r= P де s - поверхневий натяг гасу (0,025Н/м). Під час підвищення тиску гас проходить через більш дрібні пори і витрати часу, відповідно, збі 4 льшуються. Витрати рідини (об'єм) через одиночний капіляр радіуса r за в'язкої течії визначають за формулою Пуазейля pr 4 (3) D Pt 8h d де DP - перепад тиску на обох поверхнях шкіри (одиночного капіляра); d - товщина шкіри (довжина капіляра); h - коефіцієнт в'язкості гасу; t - час течії гасу. Тоді витрати гасу через фільтруючі пори шкіри в інтервалі радіусів пор Dr = r1 - r2 можна виразити формулою P DV = V2 - V1 2 (4) P1 де V2; V1 - витрати гасу при тисках Р2 та Р1 відповідно; Р1 - тиск, що відповідає радіусу пор r1 за формулою (2); Р2 - тиск, що відповідає радіусу пор r2 за формулою (2). Тепер підраховують число пор Dn , які знаходяться в інтервалі радіусів пор D r і визначає rсер, за формулою DV Dn = (5) V0 Сума всіх значень Dn , які ми одержали під час ступінчатого збільшення тиску дає нам загальне число фільтруючи х пор n = å ni . За одержаними результатами можна побудува ти диференціальну функцію розподілу пор за радіусами у вигляді Dn (6) F(r ) = n Dr Введення диференціальної функції розподілу у вигляді (6) є цікавим, зокрема, для розробки технології виготовлення штучних шкір, так як ця функція, на відміну від (1), яка використовується в [1], безпосередньо вказує на кількість пор, які знаходяться в тому чи іншому інтервалі радіусів пор. А побудова цієї функції у графічному вигляді дозволяє легко визначати відсоток пор, які знаходяться в довільному інтервалі радіусів пор, так як ця функція підкоряється умовам нормування dn (7) =1 ò ndr Приклад Розглянемо результати визначення диференціальної функції розподілу числа пор за радіусами F(r) наведеним вище методом. Результати дослідження пористої структури натуральних шкір різного виду дублення наведено нижче в таблиці. Зразок хромової шкіри використовувався після барабанного фарбування, тому що різного виду покриття можуть суттєво видозмінити ДФР. V0 = 5 24214 6 Таблиця Дослідження пористої структури натуральної шкіри Тиск, 10-5, Па 0,50 0,70 0,90 1,10 1,28 1,62 1,91 2,25 2,43 Радіус пор, мкм 1,000 0,715 0,555 0,456 0,391 0,309 0,262 0,223 0,206 Середній радіус ДФР, Синтанне ДФР, Комбіноване ДФР, Хромове дубпор, мкм -1 дублення, мкм-1 дублення, мкм-1 лення, мкм -1 0,857 0,635 0,285 0,067 0,500 0,014 0,160 0,038 0,429 0,530 0,100 0,270 0,350 2,050 0,100 1,920 0,295 6,900 0,063 3,050 0,243 2,200 0,044 13,000 0,215 22,000 0,032 13,700 Аналіз одержаних результатів показує, що в шкірах комбінованого дублення превалюють пори великого розміру: 0,635...0,5мкм, тоді як у шкір синтанного (синтетичного) та хромового дублення превалюють дрібні пори з радіусами 0,215...0,295мкм. Комп’ютерна в ерстка А. Рябко Література: 1. Деклараційний патент України №17613, МПК (2006) А43В23/00 Спосіб визначення диференціальної пористості натуральної та штучної шкіри в макропоровій області / Захаренко В.А., Ми хайлов В.М. (Україна). - №200600835; Заявл. 30.01.2006; Опубл. 16.10.2006, Бюл.№4. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601