Исследование свойств кожи крупного рогатого скота. Разработка рекомендаций по ее использованию

Существенно влияет на прочность кожи содержание в ней влаги. При увлажнении кожи увеличивается ее толщина. Вода раздвигает волокна (увеличивает расстояние между молекулами), разрыхляя кожу и повышая ее способность к ориентации.

Предел прочности  при растяжении слоев кожи также  неодинаков. Вдоль хребтовой линии  кожа имеет прочность на 25-30% выше, чем в поперечном направлении. Прочность  чепрака, где угол наклона пучков волокон небольшой, выше, чем в  полах и пашинах, где угол наклона  пучков волокон больше. Разница между  максимальными и минимальными значениями предела прочности при растяжении участков кожи достигает 100%.

Предел прочности  при растяжении слоев кожи также  неодинаков. Так, сетчатый слой имеет  предел прочности при растяжении на 40-50% выше, чем сосочковый слой, поэтому  предел прочности кожи зависит от соотношения толщин сосочкового и сетчатого слоев. Для ликвидации влияния места расположения слоев на показатели свойств , их выкраивают из участка, месторасположение которого нормировано стандартом. Кожа является типичным анизотропным телом, имеющим различные механические свойства в разных направлениях. Анизотропия обусловлена волокнисто-сетчатым строением кожи.

Показатели  разрывной нагрузки и предела  прочности исследуемой кожи при  растяжении 10 МПа приведены в  таблице 1.

Таблица 1.

Наименование показателя	Фактическое значение	Нормированное значение
Разрывная нагрузка, Н	17	-
Предел прочности при растяжении, МПа	2,12	Не менее 1,4

 

Анализ данных таблицы 1 показал, что исследуемый  образец кожи – опоек хромового  дубления соответствует требованиям  ГОСТ 938.11-69 по нормативным показателям  разрывной нарузки и предела  прочности.

3. Определение удлинения кожи при разрыве при напряжении 10 МПа.

Удлинение при напряжении 10 МПа  измеряют в соответствии с ГОСТ 938.11 «определение предела прочности  при растяжении, напряжении при проявлении трещин лицевого слоя и удлинения».

Удлинение измеряют а миллиметрах  по шкале на разрывной машине РТ-250. Относительное удлинение высчитывают  по формуле:

Ɛ=100·Δl/l, где

Ɛ – относительное удлинение  образца, %;

Δl – приращение длины рабочей части образца, в мм;

l – первоначальная длина рабочей части образца,мм.

Результаты удлинений при напряжении 10 МПа исследуемого образца представлены в таблице 2.

Таблица 2.

Наименование показателя	Фактическое значение, %	Нормированное значение, %
Удлинение при разрыве	22	15-35

 

Проанализировав результаты таблицы 2, можно сделать вывод, что показатель удлинения при напряжении 10 МПа исследуемого образца соответствует нотрмативным показателям ГОСТ 938.11.

Удлинение кож  при разрыве может доходить до 80 %. На удлинение кожи влияют вид  кожевенного сырья, способ его переработки (особенно механические операции), содержание влаги. Удлинение кожи неодинаково  на различных направлениях и участках. Участки, имеющие высокий предел прочности при напряжении, характеризуются  меньшими удлинениями. Удлинение кожи играет большую роль при эксплуатации изделия. Верх обуви из малорастяжимых кож плохо формируется, плохо  приформовывается к стопе носчика. В свою очередь обувь из сильнорастяжимых кож быстро теряет приданную ей форму.

4. Модуль упругости и жесткости.

При испытании на растяжение определяют также модуль упругости и жесткость (гибкость). Особенно важны эти показатели при оценке кож для низа обуви, так как гибкость обуви является одним из важнейших показателей ее качества.

Модуль упругости называют условным модулем упругости, так как подсчитывают при определенном условии – напряжении 10МПа.

Условный  модуль упругости определяют по формуле:

Е=δ/Ɛ, где 

δ – напряжение 10 МПа;

Ɛ – удлинение, %.

Зная значение удлинения исследуемого образца  кожи, можно рассчитать условный модуль упругости:

Е=10/0,22=45,5 МПа

В ГОСТе 938.11-69 «Кожа. Метод испытания на растяжение»  в Приложении 1 указано, что кожа при удлинении 22% должна иметь условный модуль упругости 45,5 МПа. Следовательно, исследуемая кожа соответствует  требованиям данного ГОСТа по условному модулю упругости.

Жесткость –  это способность кожи сопротивляться изменению формы под действием  внешних изгибающих условий.

Для испытания  жесткости исследуемой кожи был  использован прибор ПЖУ – 12М, предназначенный  для определения жесткости и  упругости искусственной и синтетических  кож, пленочных и клеевых материалов, одежды.

Основу прибора составляют технические весы с коромыслом, левая чаша которых имеет нажимную площадку для передачи нагрузки на пробу, закрепленную в виде кольца на съемной площадке. Столик поднимается и опускается с помощью ручки зубчато-реечного маховика. Шкала, закрепленная на оси маховика, служит для измерения высоты подъема столика с пробой. Зажим предназначен для фиксирования столика в заданном положении.

Из бункера  на левую чашу весов с помощью  электродвигателя и переключателя  ручного управления через трубку-штупер падают металлические шарики определенного  диаметра  массой (0,26±0,01) или (0,88±0,02) г.

Для определения  жесткости вырезают пробы в продольном и поперечном направлении шириной (20±1) мм и длиной, в зависимости от степени жесткости материала, 70,95 или 160 мм. Так как исследуемый опоек имеет малую степень жесткости, то пробы были вырезаны размером 20˟70 мм.

Затем пробу  изгибают в виде кольца лицевой стороной наружу и закрепляют с помощью  пластины. Подвижной контакт устанавливают  в положение, соответствующее заданному прогибу пробы 7, 10 или 17 мм. При исследовании опойка зажимной контакт был установлен на 7 мм.

Перед началом  испытания  на левую чашу прибора  помещают груз массой 100 мг, необходимый  для соприкосновения нажимной площадки с кольцом, и поднимают коромысло  весов. Затем перемещают столик с  пробой плавно вверх, доводя кольцо до соприкосновения с нажимной площадкой, и выводят стрелку весов в  нулевое положение.

Кнопкой выключают  электродвигатель подачи шариков и  нагружают чашу весов шариками до момента автоматического выключения электродвигателя при соприкосновении стрелки с подвижным контактом. Коромысло весов опускают и по электромагнитному счетчику определяют число шариков в чаше, подсчитывают их общую массу.

Жесткость с  погрешностью не более 0,1 сН рассчитывают умножением числа шариков на массу  одного шарика. За показатель жесткости  принимают среднее арифметическое результатов испытания трех проб.

В результате проведенного испытания была определена жесткость исследуемого образца:

Д=19˟0,26=4,94 сН

Также жесткость  кожи может быть определена по формуле:

Д=Е˟F, где

Е – условный модуль упругости, МПа

F – средняя площадь поперечного сечения образца, см²

Условный  модуль упругости кож для верха  обуви равен 15-50 МПа, кож для низа обуви – 40-100 МПа, жесткость их составляет соответственно 200-600 и 2000-4000 Н.

5. Определение массовой доли влаги в коже.

Испытание проводят по ГОСТ 938.1 «Определение массовой доли влаги». Для этого предварительно высушенный стеклянный или алюминиевый  стаканчик – бюксу, диаметром 4 мм с плотно закрывающейся крышкой, взвешивают на аналитических весах. Берут навеску измельченной кожи в количестве около 2 грамм и помещают открытую бюксу с кожей в сушильный  шкаф. Крышку размещают рядом со стаканчиком.

Сушка при  определении влаги в большинстве  обувных кож производится при  температуре 128-130 ̊С. Первый период сушки продолжается 30 минут. Затем буксу закрывают, вынимают из сушильного аппарата и помещают для охлаждения в эксикатор над свежепрокаленными окисью кальция и хлористым кальцием. Охлажденную до комнатной температуры бюксу взвешивают. Повторная сушка продолжается 15 минут. Она считается законченной, если разность между двумя последними взвешиваниями составляет не более 0,001 грамма.

Влагу в коже с повышенным содержанием несвязанных  волокон, жировых веществ (18% и более  в пересчете на сухую массу) определяют высушиванием при температуре 102±2̊С. При этом, первый период сушки продолжается 4 часа, а каждый последующий 2 часа. Разность результатов не должна превышать 0,005 грамм.

Аналитическую влажность кожи,W_a в %, вычисляют делением веса влаги, потерянной при сушке, на вес влажного материала – исходной навески, взятой для анализа.

Абсолютную  влажность кожи, W_аб в %, рассчитывают, относя потери влаги при сушке к весу материала после сушки, т.е. к абсолютно сухому веществу кожи.

В результате проведенного испытания можно рассчитать аналитическую и абсолютную влажность  кожи:

W_а=100˟(1.163-1.006)/1.163=13.5%

W_аб=100˟(1.163-1.006)/1.006-15,6%

По ГОСТ 938.1 «Определение массовой доли влаги» аналитическая  влажность должна быть 10-16 %, поэтому, можно сделать вывод, что исследуемый  образец соответствует нормативным  требованиям.

6. Определение воздухопроницаемости кожи.

Способность кожи пропускать воздух зависит от ее пористости, длины  и радиуса капилляров. На воздухопроницаемость кожи влияют вид и способ обработки  сырья. Процессы, вызывающие разделение волокнистой структуры кожи (золение, мягчение, пикелевание, тяжка), повышают ее воздухопроницаемость, а процессы, приводящие к уплотнению и снижению пористости кожи (прокатка, наполнение, прессование, покрывное крашение), уменьшают ее воздухопроницаемость.

Непористое лицевое покрытие значительно  уменьшает воздухопроницаемость кожи. Ранее воздухопроницаемости  придавали  ведущее значение при оценке гигиенических свойств кож для верха обуви. В настоящее время воздухопроницаемость остается важным критерием многих свойств кожи, например, теплопроводности.

Для определения воздухопроницаемости используют прибор ПВЗ, принцип действия которого заключается в создании разности давлений по обе стороны  испытуемого образца. Во время испытания  устанавливают объем проникшего сквозь образец воздуха за единицу  времени.

Прибор ПВЗ состоит из пустотелой цилиндрической камеры, закрепленной на доске, и стеклянного градуированного цилиндра, вместимостью 250 мл с притертой пробкой. На кольцевой выступ камеры надевают резиновое кольцо, а на него кладут образец кожи диаметром 55 мм лицевой стороной вниз. Затем навертывают крышку. Свободная площадь зажатого крышкой по периметру образца составляет 10 см². Цилиндр наполняют дистиллированной водой и закрывают пробкой. Резиновая трубка соединяет камеру со стеклянной трубкой, конец которой входит в цилиндр. Через нижнюю пробку цилиндра проходит трубка, по которой при открывании зажима вытекает вода. При высоте столба воды между концами трубок равной 100 мм, разряжение в камере воздуха составляет 1000 Па. При открывании зажимов на трубках из цилиндра в подставленный сосуд выливается 100 см² воды, вытесняющей через образец 100 мл воздуха.

Показателем воздухопроницаемости является объем воздуха в миллиметрах, проникшего за 1 час через 1 см² площади при разности давлений по обе стороны образца 1000Па.

Воздухопроницаемость, мл/(см²·ч), вычисляют по формуле:

В_о=100·3600/[10-(t-t_o)]=36000/(t-t_o), где

t и t_o – время прохождения 100 мл воздуха через опытный образец и через прибор без образца, в секундах.

Воздухопроницаемость кож для  верха обуви с нитро- и акриловым  покрытием равна нулю, кож с  казеиновым покрытием 700 мл/(см²·ч).

 

7. Паропроницаемость и пароемкость.

                Способность пропускать пары воды – паропроницаемость – одно из важнейших гигиенических свойств кожи. Низкая паропроницаемость кож для верха обуви ухудшает микроклимат внутриобувного пространства, так как при этом затрудняется удаление паров влаги, выделяемой стопой человека.

           Паропроницаемость кожи зависит в основном от ее пористости. На  паропроницаемость кожи существенно влияет вид покрытия, степень жирования и наполнения. Рост температуры повышает паропроницаемость кожи, а увеличение влажности воздуха, снижает ее.

            Метод определения паропроницаемости заключается в создании различной упругости паров воды по обе стороны испытуемого образца и установление паров воды, прошедшего через 1 см² материала за 1 час.

Паропроницаемость кожи определяют на круглых образцах диаметром 55 мм, причем диаметр рабочей части образца составляет 36 мм. Для определения паропроницаемости применяют металлические или пластмассовые стаканы высотой 45 мм и диаметром 55 мм с навинчивающейся крышкой.