Статьи»Ткани с эластомерным покрытием для мягких оболочечных конструкций»Стандартизованные испытания

Стандартизованные испытания

Добавлено 07.04.2014

При проведении практически любых испытаний тканей с покрытиями есть несколько общих моментов. Во-первых, если при испытаниях применяются измерительные приборы, они должны пройти метрологическую поверку и быть аттестованы в установленном порядке. Во-вторых, образцы для проведения испытаний должны быть правильно отобраны, как это установлено в стандартах на проведение испытаний.

 Независимо от вида и назначения материалов определяется масса 1 м2, ширина и длина рулона. Все они объединены в общий стандарт ИСО 2286:1998 "Ткани с резиновым или пластмассовым покрытием. Определение характеристик рулонов", выпущенный в трех частях:

  1. Определение длины, ширины и общей массы (net mass);
  2. Метод определения общей массы на единицу площади, массу покрытия на единицу площади и массу подложки на единицу площади:
  3. Метод определения толщины. Аналогичного российского стандарта нет. В нормативной документации на ткани с покрытиями дается описание методов определения или ссылка на ГОСТы, устанавливающие методы определения этих показателей для тканей (без покрытия).

Методы определения длины и ширины практически во всех нормативных документах одинаковы. Для определения длины ткани в рулоне обычно применяют счетчики метража или приборы аналогичной конструкции. Некоторые организации приспосабливают для этого указатели глубины (УГН). Для измерения ширины используют мерные линейки или рулетки. Обычно ширина определяется без учета кромок.

Масса 1 м2, иногда называемая поверхностной плотностью (г/м2) определяется взвешиванием образца материала определенного размера с последующим пересчетом на 1 м2. Наибольшее распространение получили образцы размером 100х100 мм, они же приняты в международном стандарте ИСО 2286-2:1996.

Толщинатканей с покрытиями определяется с помощью толщинометра/

Разрывная нагрузка тканей с покрытиями определяется в соответствии с ГОСТ 30303-95 "Ткани с резиновым или пластмассовым покрытием. Определение разрывной нагрузки и удлинения при разрыве", соответствующим стандарту ИСО 1421-77. Стандарт устанавливает метод определения разрывной нагрузки и удлинения при разрыве вырезанных полосок материала шириной 50 мм. Аналогичный метод применяется и в национальных стандартах других стран.

Для особо прочных тканей  ширина полоски уменьшается вдвое с последующим пересчетом. Для тканей, предназначенных для изготовления воздухоплавательной техники, разрывная нагрузка часто пересчитывается на ширину 1 м.

В нормативной документации на ткани иногда этот показатель дается без пересчета на ширину полоски 50 мм, поэтому всегда следует всегда обращать внимание, на размеры испытуемых образцов.

По показателю разрывной нагрузки оцениваются как свойства тканей с покрытием при проведении испытаний изготовленных материалов, так и стойкость их к внешним воздействиям – старению, действию агрессивных химических веществ, излучений, микроорганизмов и т.д. Особо следует сказать об оценке стойкости тканей с покрытиями при повышенных температурах. Влияние температуры оценивают двумя основными способами.

Первый – оценка  старения при повышенных температурах. Материал выдерживается в термостате в условиях, установленных нормативной документацией, после чего в нормальных условиях определяется разрывная нагрузка. Потеря прочности, или сохранение прочности, выраженные в % от исходной, служат мерой стойкости материала к тепловому старению.

Второй метод – оценка прочности тканей с покрытиями при повышенных температурах. Испытания проводятся на разрывной машине, фактически размещенной в камере термостата. Образцы выдерживаются в термостате при заданной температуре в течение нескольких минут и при этой же температуре подвергаются растяжению. Такие испытания необходимы, когда предполагается эксплуатация изделий из тканей с покрытиями при повышенных температурах в напряженном состоянии. Их важность можно проиллюстрировать простым примером. Полиамидные ткани с покрытиями практически не подвергаются тепловому старению при температуре 50 0С в течение длительного периода, из чего иногда ошибочно делают заключение об из работоспособности при этой температуре. Но проведение испытаний при этой температуре показывает, что падение прочности достигает 15 %, а при 100 оС – 30 %, что связано с термопластичностью полимера волокон. Таким образом, первый метод подходит для оценки теплового старения материалов, например, в условиях хранения при повышенных температурах или для оценки свойств материалов, эксплуатирующихся в ненапряженном состоянии. Работоспособность же при повышенных температурах материалов, предназначенных, например, для надувных изделий, мембран и иных напряженных конструкций, должна обязательно проверяться и по второму методу.

Для определения раздирающей нагрузки существует несколько методов. Наиболее часто применимые включены в ГОСТ 30304-95 "Ткани с резиновым или пластмассовым покрытием. Определение сопротивления раздиру". Это метод с двумя разрезами (А, "метод язычка") и с одним разрезом полоски (Б, "метод брюк"):

Рис. 5.1

Показатели раздирающей нагрузки, определенной этими методами, отличаются практически вдвое. В России чаще используется второй метод, в других странах, например, в Великобритании часто отдают предпочтение первому. При сравнении показателей раздирающей нагрузки тканей с покрытиями всегда следует уточнять, какие использовались образцы.

Образцы для проведения испытаний по ГОСТ 17922-72 представлены на рис.5.1, 5.2. Концы нитей, разрывающихся при проведении испытаний, зафиксированы в зажимах, что предотвращает их выползание из образца. В ГОСТ 29104.5-91 фактически увеличена ширина образца для испытаний.

Рис. 5.2

Это увеличивает сопротивление выползанию нитей и обычно предотвращает его в

ходе испытаний. Оба метода не распространяются на ткани с покрытиями, но вполне могут использоваться в исследовательской практике.

Оба этих метода не подходят, если тканевая основа изготовлена из прочных нитей или скользких нитей (например, стеклоткань), особенно если прочность связи с покрытием недостаточна для их фиксации. В этих случаях вместо разрыва нитей в месте разреза происходит выползание поперечных нитей из образца и полученный показатель не является раздирающей нагрузкой. Необходимо использовать иные методы, в которых эта проблема решена за счет изменения размеров образка и способов его крепления в зажимах.  Из российских стандартов это – ГОСТ 17922-72 "Ткани и штучные изделия текстильные. Метод определения раздирающей нагрузки" и заменивший его в части технических тканей ГОСТ 29104.5-91 "Ткани технические. Методы определения раздирающей нагрузки". Стандарт распространяется на технические ткани и устанавливает методы определения раздирающей нагрузки при одиночном раздирании и раздирании стержнем". ходе испытаний. Оба метода не распространяются на ткани с покрытиями, но вполне могут использоваться в исследовательской практике.

Преимущество этого метода – то, что результаты сопоставимы с получаемыми по традиционному "методу брюк", недостаток – большое количество ткани, требуемой для испытаний из-за больших размеров образцов.

Еще один метод, применяемый для определения раздирающей нагрузки прочных тканей с покрытиями – трапецевидный раздир. Образец для испытаний вырезается в виде равнобедренной трапеции,  надрезается со стороны меньшего основания перпендикулярно ему. Непараллельные стороны закрепляются в зажимах и производится растяжение образца при постоянной скорости  движения зажима. (BS EN 1875-3:1998 "Т. Determination of tear strength. Trapezoidal method", ASTM D5587 "Standard Test Method for Strength of Fabrics by Trapezoid procedure).

Процесс повреждения тканей с покрытием имитируют другие стандарты – определение прочности на прорыв шариком (метод А) или гидравлическим давлением диафрагмы (метод В)  и  метод раздирания стержнем.  Последний распространяется на ткани, но может быть полезен и для оценки свойств тканей с покрытиями на стадии их разработки.

Прочность на прорыв определяется в соответствии с ГОСТ 28787-90 (ИСО 3303-90). Схемы приборов для проведения испытаний приведены на рис. 5.3.

Рис. 5.3

При испытаниях по методу А испытуемый образец, закрепленный в кольцевом зажиме, и стальной шар (приспособления закрепляются в зажимах разрывной машины) перемещают на встречу друг другу со скоростью 300 мм/мин до тех пор, пока не произойдет разрушение образца под давлением стального шара. Сила в ньютонах, необходимая для разрушения испытуемого образца, соответствует прочности материала на прорыв. При методе В повышают давление на резиновую диафрагму с помощью подачи жидкости в камеру до прорыва испытуемого образца. Давление при прорыве образца за вычетом корректирующего показателя давления, необходимого для растяжения диафрагмы, регистрируют как прочность на прорыв.

Метод  определения сопротивления раздиранию стержнем включен в ГОСТ 29104.5-91. Чертеж стержня,  размеры испытуемого образца и приспособление для проведения испытаний приведены на рис. 5.4. 

Рис. 5.4

Испытания проводят с использованием разрывной машины.  Образец закрепляют  одновременно в продольных  и поперечных зажимах устройства таким образом, чтобы помеченное направление раздирания было параллельно продольным зажимам. Устанавливают раздирающий стержень и по диаграмме определяют раздирающую нагрузку при скорости перемещения нижнего зажима 100 мм/мин.

Определение прочности связи покрытия и основы тканей с покрытиями производится двумя методами – при расслоении и при отрыве.

По ГОСТ 6768-75 "Резина и прорезиненная ткань. Метод определения прочности связи между слоями при расслоении", соответствующему стандарту ИСО 2411-91 "Ткани с резиновым или пластмассовым покрытием. Определение адгезии покрытия"  определяется сила, необходимая для отделения слоев образца испытуемого материала шириной 25 мм, в пересчете на ширину 1 см.  Скорость перемещения подвижного зажима – 100 мм/мин. Важную роль при проведении этих испытаний играет подготовка образцов. Определение прочности связи между слоями двух- и трехслойных материалов, включающих два и три слоя текстильной основы соответственно, обычно не вызывает трудностей. Сложнее определить прочность связи между слоем ткани и слоем наружного покрытия, особенно при малой его толщине и недостаточной прочности или больших удлинениях.  В этом случае приходится укреплять слой покрытия приклеиванием полоски ткани или склеивать две полоски испытуемого материала друг с другом "покрытие к покрытию". Образцы могут  подготавливаться из невулканизованного материала с последующей вулканизацией как одновременно с материалом, так и отдельно или из готового материала с применением клеев горячей или холодной вулканизации.  В зависимости от способа подготовки образцов возможно получение как завышенных, так и заниженных результатов. При использовании готовой ткани с резиновым покрытием, как правило, обработанным антиадгезивом, трудно достичь достаточного уровня прочности связи между склеиваемыми поверхностями. Расслоение подготовленных образцов может происходить не по границе раздела "ткань-покрытие", а "по клею", т.е. фактически будет определена не прочность связи покрытия с тканью, а прочность связи клеевой пленки с покрытием. В этом случае можно только отметить, что прочность связи покрытия с тканью фактически не меньше полученного результата. Меньшие значения могут быть также получены, если промазка поверхности испытуемого материала клеем вызовет набухание слоя покрытия и необратимое ухудшение прочности связи. Тогда полученный показатель будет скорее мерой агрессивного воздействию клея на прочность связи покрытия с тканью. 

Повышенные результаты прочности связи могут быть получены при прессовом горячем способе соединения материала и армирующего слоя, т.к. одновременно могут прореагировать оставшиеся количества модификаторов адгезии, и это вызовет увеличение прочности связи между слоями. Правда дополнительное нагревание может быть и причиной ухудшения прочности связи, если  первоначально покрытие было недовулканизованным. Оставив возможность обсуждения этого вопроса теоретикам, отметим, что недовулканизованные покрытия часто имеют повышенную прочность связи с текстилем при расслоении, но пониженную прочность при сдвиге (например, при испытании клеевых швов) по сравнению с вулканизованными. При испытаниях по ГОСТ 29063-91 (ИСО 4637-79) "Ткани с резиновым покрытием. Определение прочности сцепления резины с тканью. Метод прямого натяжения" между основаниями двух металлических цилиндров, присоединенных к самоцентрирующимся  зажимам разрывной машины, вклеивают испытуемый квадратный образец со стороной приблизительно 32 мм и определяют силу, при которой произойдет разрыв образца. Диаметр цилиндров составляет 25 мм, скорость разведения зажимов – 50 мм/мин. Для приклеивания образца используют этилцианакрилатный адгезив.

Рис. 5.5

 Важная группа методов испытаний тканей с покрытием связана с оценкой их герметичности. Чаще всего проверяют водо- и воздухонепроницаемость, водородопроницаемость и проницаемость углеводородов. При испытаниях на  водо- и воздухонепроницаемость качественно оценивается  фазовая проницаемость материалов – проницаем или непроницаем. Проницаемость свидетельствует о плохом качестве покрытий, наличии дефектов, пор, через которые происходит утечка газа или воды. Исключение составляют материалы типа Gore-tex с микропористыми покрытиями, проницаемыми для газов и водяного пара и непроницаемыми для воды.

Водонепроницаемость проверяется несколькими методами. ГОСТ 413-91 "Ткани с резиновым или пластмассовым покрытием. Определение водонепроницаемости", соответствующий ИСО 1420-87, устанавливает два метода низкого давления – динамического давления А1 и статического постоянного давления А2 и два метода высокого давления - динамического давления Б1 и статического постоянного давления Б2. 

Прибор для проведения испытаний методами А1 и А2 должен обеспечить подачу воды при комнатной температуре сверху или снизу на площади 100 см2 со скоростью 98 Па/с (рис. 5.6, 5.7.)

Рис.5.6, 5.7

При методе динамического давления регулятор постоянного уровня поднимают со скоростью 10 мм/с до появления первой капли воды на обратной стороне образца или, если капли нет,  до достижения давления, указанного в технических требованиях на материал.

При методе статического постоянного давления уровень воды поднимают до заданной высоты и регистрируют время до появления первой капли воды на обратной стороне образца или поддерживают высоту уровня воды в течение 15 мин, смотря по тому, какое из этих времен меньше.

Для испытаний методами Б1 и Б2 аппаратура должна состоять из гидростатического прибора, способного поддерживать давление не менее 690 кПа (рис. 5.8. ) 

Рис. 5.8

 

При методе динамического давления Б1 увеличивают давление с постоянной скоростью  до первого появления воды сквозь образец, при методе Б2 подают  давление, указанное в документации на материал, и через 5 минут отмечают появление воды на обратной стороне образца (образец не выдержал испытания) или ее отсутствие (образец выдержал испытания).

ГОСТ 22944-78 "Кожа искусственная и пленочные материалы. Методы определения водопроницаемости" включает два метода – определение водопроницаемости под давлением и метод кошеля. В первом из них определяется объем воды в мл, прошедшей через единицу площади образца за 1 час при давлении воды 1 м вод. ст.  Диаметр рабочей части образца составляет 35,6 мм.

Схема прибора приведена на рис. 5.9

Рис. 5.9

Сущность метода кошеля заключается в определении времени, за которое промокает элементарная квадратная проба со сторонами 40 или 60 см, сложенная в форме кошеля и закрепленная в приспособлении, если на одну из его сторон налить определенное количество воды заданной температуры (рис.5.10.)

Рис. 5.10

Высота уровня воды от дна кошеля в его центре – от 50 до 200 мм.

 

"Ткани с эластомерным покрытием для мягких оболочечных конструкций"

Авторский коллектив; Л.Е. Ветрова, к.х.н В.Ф. Ионова,  П.В. Таскаева, к.т.н. А.Т. Титаренко, к.т.н. В.П. Шпаков

Под общей редакцией  к.т.н. В.П. Шпакова

Фотогалерея

Новости

4 ноября - День народного единства

  ОАО "НИИРП" поздравляет с Днем народного е...далее

График работы в ноябрьские праздники

Примите к сведению при планировании самовывоза...далее

Распродажа виброизоляторов

ОАО «НИИРП» проводит распродажу виброи...далее

Все новости >>


Мы в СМИ



Прямая связь с руководством

Вы можете отправить сообщение руководству компании.

Форма обратной связи

Вы можете отправить нам сообщение

ОАО НИИРП