СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВОДОСТОЙКОСТИ ТЕКСТИЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ, КОЖ И ПОКРЫТИЙ
METHOD OF DETERMINING WATER RESISTANCE OF TEXTILE PRODUCTS, LEATHER AND COATINGS

Изобретение относится к способам определения водостойкости материалов, таких как текстильные изделия, натуральные и искусственные кожи, ткани, нетканые материалы и покрытия, а также к способам нанесения жидкостей и устройствам для тестирования гидрофильности материалов, водоотталкивающих составов и пропиток, применяемых для придания им водостойкости.
Известны способы определения водостойкости материалов, например разных видов тканей и кожи, которые подразделяют на статические и динамические [1-5]. Так, известен способ, описанный в ISO 4920 (2012), который используют для оценки сопротивления аппретированной ткани проникновению воды под воздействием имитирующего дождь водного душа [4]. Международный стандарт ISO 2417 (2002) и ГОСТ Р ИСО 2417 (2013) [5] регламентируют способ определения водопоглощения кожи в статических условиях. Он состоит в том, что взвешенный образец погружают на определенное время в воду и по привесу находят водопоглощение (влагостойкость) кожи. Этот способ может быть применен для кож разных типов, например, используемых при изготовлении обуви.
Наиболее близким к данному изобретению является способ определения водостойкости [6], который основан на испытании образца текстильного материала гидростатическим давлением. Он применим ко всем типам тканей, в том числе обработанных водонепроницаемым покрытием или водоотталкивающей пропиткой. Также с небольшой модификацией он может быть использован для тестирования на водостойкость образцов кожи. Для реализации данного способа применяются специальные устройства с источником давления и манометром, причем эти устройства существует в двух вариантах, а именно для создания гидростатического давления или сверху, или снизу тестируемого образца.
Этот и другие известные способы обычно неплохо коррелирует со стойкостью образцов материалов к прямому контактному воздействию воды, дождя или брызг воды. Однако указанные способы, как правило, требуют сложной специальной аппаратуры и затратны по времени тестирования.
Этих недостатков лишен предлагаемый способ и приспособление для его реализации, что позволяет просто и быстро тестировать на водостойкость разные виды материалов, а также оценивать эффективность пропиток и покрытий (технический результат, достигаемый настоящим изобретением).
Способ отличается простотой исполнения, несложным набором приспособлений, хорошей воспроизводимостью результатов, высокой скоростью оценки водостойкости материалов, в частности гидрофобных восковых покрытий, пленочных и лакокрасочных покрытий фанеры, древесно-стружечных плит, тканей, изделий из натуральной и искусственной кожи, обладающей как гладкой, так и пористой поверхностью (замша, велюр).
Указанный способ определения водостойкости материала реализуется путем определения привеса образца после экспозиции его поверхности действию статического слоя воды или водно-солевого раствора, например, антигололедного препарата, в пределах участка, ограниченного гидрофобным материалом. Особенность этого способа испытания на водостойкость состоит в том, что отмеренный объем (слой) воды на определенное время приводится в контакт с участком поверхности образца материала, который ограничен кольцом, изготовленным из плохо смачиваемого, гидрофобного полимера, например, такого как политетрафторэтилен (тефлон). Способ испытания с использованием тефлоновых колец позволяет определять и сравнивать гидрофобизирующую эффективность пропиток и покрытий: а) по относительному приросту массы образца аппретированного материала, например натуральной кожи; б) визуально, по появлению на образце деформированных разбухших участков, мокрых пятен или высолов (например, в случае контакта образца с раствором солевого противогололедного препарата).
Согласно данному изобретению водостойкость материалов определяли с использованием приспособления, а именно кольца из гидрофобного материала, например тефлона, выполняющего роль стенок водного резервуара, так, как это изложено в нижеследующих примерах.
Предлагаемый способ иллюстрируется следующими примерами.
Пример 1. Тефлоновое кольцо помещали на горизонтальную поверхность образца ~5×5 см гладкой хромированной черной кожи «Наппа Верона» без видимых дефектов, массой 1,92 г, как показано на фиг. 1. Под образец кожи помещали лист фильтровальной бумаги. Тефлоновое кольцо имело следующие параметры: внутренний диаметр - 30 мм, наружный диаметр - 40 мм, высота - 25 мм, масса - 86 г. Внутрь него на поверхность образца пипеткой наливали 3 мл фильтрованного 1% раствора антигололедного материала (СТО 67829831-001, ООО «Башхимпром»), реально используемого в г. Москва в зимний сезон, и засекали время начала контакта фаз.
Спустя один час водный раствор убирали вакуум-аспиратором, кольцо снимали, образец кожи промокали фильтровальной бумагой и взвешивали. По разности масс образца до контакта с водой (m`) и после (m``) находили массу поглощенной воды и рассчитывали относительный прирост массы образца W (%) по формуле:
В данном опыте прирост массы образца кожи составил 108%, а два часа спустя на подсохшем образце были замечены солевые разводы.
2
Как вариант, вместо относительного прироста массы можно определять удельное водопоглощение образца в г/м·час:
где S - площадь внутреннего сечения кольца (площадь контакта водного раствора с кожей за время t).
Аналогичный образец черной гладкой хромовой кожи предварительно был обработан напылением 2% гидрофобизирующего раствора амино/метокси-функционального полидиметилсилоксана (продукт «Xiameter OFX-536», Dow Corning) в смеси петролейного эфира с температурой кипения 80-110°C и этилацетата (80:20 об. частей). Нанесение гидрофобизирующего средства производили, используя флакон с курковым диспенсером, путем 10-кратного нажатия с расстояния 15 см.
После часового контакта образца с водным раствором антигололедного средства его подвергли испытанию подобно тому, как описано выше для необработанного образца кожи. Взвешивание показало, что прирост массы образца составил 19,5%, а после высушивания солевые разводы на нем отсутствовали. Погрешность определения водостойкости этим методом не превышает 5,0%.
Пример 2. Тестирование водостойкости образца покрытой полимерным лаком фанеры (фиг. 2) с использованием тефлонового кольца проводится аналогично тому, как это описано для образца кожи в примере 1. Время контакта воды с образцом выбирается в соответствии с техническими требованиями к материалу-подложке.
Пример 3. Образец размером 6×6 см плотной полиэфирной ткани 2, используемой для изготовления зонтов, разглаживали утюгом и в расправленном виде помещали горизонтально на поверхность укрепленной в штативе 4 стеклянной воронки 3, как показано на фиг. 3.
На ткань устанавливали тефлоновое кольцо 1, по диаметру совпадающее с верхним диаметром воронки, а на основание штатива помещали лист фильтровальной бумаги. Во внутреннюю часть кольца осторожно наливали 3 мл дистиллированной воды и засекали время от момента налива до появления на бумаге первой капли воды. Это время до протечки служит критерием водостойкости ткани или качества ее пропитки.
Альтернативным вариантом способа, описанного в примере 3, может служить количественное тестирование водопроницаемости ткани с замером массы вытекающей из воронки воды, например, путем взвешивания бюкса, установленного под воронкой на электронных весах. Определение водостойкости для каждого образца ткани повторяют троекратно (или четырехкратно, если хотя бы в одном тесте отклонение от среднего значения превышает ±5%).
Плохая смачиваемость кольца водой (краевой угол материала кольца со смачивающей жидкостью Θ>90°) и относительно гладкая, выверенная по уровню горизонтальная поверхность тестируемого образца - важные предпосылки для получения воспроизводимых результатов.
Ссылки:
1. AATCC Technical Manual of the American Association of Textile Chemists and Colorists, V. 89, Research Triangle Park, N.C., USA, 2013.
2. ASTM Volume 15.04, Sept. 2011: Soaps and Other Detergents, Polishes, Leather, Resilient Floor Coverings. Source: http://www. astm.org/BOOKSTORE/BOS/ORDER_OPTIONS/online_1504.htm.
3. Draft International Standard ISO/DIS 5404/IUP 11. Leather - Physical Test Methods. Determination of Water Resistance of Heavy Leathers, ISO: 2010. - 11 pp.
4. Durable Water and Soil Repellent Chemistry in the Textile Industry - A Research Report. P05 Water Repellency Project. Nov. 2012. - 52 pp. Source: www.roadmaptozero.com/df.php?file=pdf/DWR_Report.pdf.
5. ISO 2417 (2002): Leather - Physical and mechanical tests. Determination of the static absorption of water; ГОСТ P ИСО 2417 (2013) - Кожа. Физические и механические испытания. Метод определения водопоглощения в статических условиях.
6. ISO 811 (1981): Textile fabrics - Determination of resistance to water. Hydrostatic pressure test. Российский аналог - ГОСТ P 51553-99: Материалы текстильные. Метод определения водоупорности. Испытание гидростатическим давлением.