Badania przepuszczalności pary wodnej materiałów o zróżnicowanej przepuszczalności powietrza

Pełen tekst

(1)w. Ewa Marcinkowska Waldemar Żuk Katedra To_,...nawdWa Pn_Y".wego. Badania przepuszczalności pary wodnej materiałów o zróżnicowanej przepuszczalności powietrza 1. Wprowadzenie Zdrowotność. i komfort u żytkowani a obuw ia i odzieży w znacznej mierze z których są one wykonane. Materiały te mają bowiem bezpoś redni wpływ na k szt ałtow anie się mikroklimatu w warstwach pr.t:yskófnych . Nowoczesne materiały obuwiowe i odzieżowe są częs t o gotowymi ukła dami o skomp likowanej budowie . w których wła śc iwy dobór poszczegó lnych warSIW, jak i tech nologii ich l ączenia,jesl zagad nieniem trudnym . Materiały wadliwie dobrane , szczególnie w obuw iu , powodują utrzymywanie s i ę w nim dużej wi l gotności, s przyjającej rozwojowi fl ory bakteryjnej i grzybów powodujących schorzenia stóp. K ształtowan i e mikroklimatu wnętrza projektowanego obuwia wymaga zweryfikowanych metod pomiaru tych cech materia ł u , które są odpowiedzialne za przeplyw wilgoci w trakc ie użytkowania . Znormalizowane metody badania przepuszczalności pary wod nej i pow ietrza sq przestarzałe i często krytykowane. Podst awową ich zale t ą jesl 10. że są proste w zastosowan iu i nie wy ma gają specj ali stycznej aparatury pomiarowej. Uzyskiwane wyniki sq jednak nieprecyzyjne, a przede wszystkim niedokładne . W zasadzie popraw nie można oce ni ć jedynie rząd badanej wielkości, a stosowanie ich w badaniach naukowych, które mają na celu okreś l e ni e wpływu zmiany struktury mat eriału na jego właściwości hi gieniczne, należy uZllać za zależy. od. materiałów ,. niewłaściwe.. Celem pracy było okreś ł e ni e za l eż no ści pomiędzy wynikami badań przepary wod nej na nowym przyrządzie, według opracowanej nowej metody [31 oraz wynikami uzyskanymi znormali zowa ną m e t od ą [10]. Badania puszczalności.

(2) Waldemar Żuk. Ewa. wykonano na róż niącyc h s i ę istotnie z punktu widzen ia mechanizmu transportu pary wodnej , hydrofil owych i hydrofobowych mat e riałac h , o zróż n i c owan ej prze pu szcza lnośc i powietrza. W pracy przedstawiono ponadto nową metodę i urząd ze ni e do badania przepu szcz aln ośc i. pary wodnej (zbudowane w ramach projektu badawczego KBN met o d ę i urz ąd zeni e do pomiaru przepuszcza lno śc i powi etrza , jako istotnej cechy o kre ś l aj ącej wł aśc iwo śc i u ży tko we m a t eriał ów skóropodobnych, hydrofobowych, slosowanych w obu wiu . nr 7 T08E O1909 w 1997 r .) oraz. 2.. Materiał doświadczalny. 2.1.. I metodyka. badań. Materiał. Badania przeprowadzono na dwunastu mat e ri a łac h slosowanych na wierzchy j podszew ki obuw ia . M a t e ri ał y zos ta ł y dobrane w ten sposób, aby różn ił y s i ę g rubośc ią , wykollczeniem lica i po rowatą struktu rą . B y ł y to zarówno skóry , jak i skóropodobne tworzywa, a mianowicie: - skóra c i e l ęc a mi ę kk a , garbowania chromowego, z licem naturalnym , barwiona , na wierzc hy obuwia (boks c i elę cy), - skóra b y dl ęc a mi ękk a, garbowania chromowego, z licem naturalnym, barwiona , na wierzchy obuwia (boks by d l ęcy), - skóra b y dlę ca miękk a, garbowania chromowego, z licem naturalnym, barwiona , mi ę dl o n a, tloczona, na wierzchy obuwia (nappa b ydl ęc a tł oczo n a), - piat skóry b y dl ęcej uzyskany przez mechani cznie dwojenie, wyk o ń czony od strony lica przez oszlifowanie, na wierzchy obuw ia (dwoi na we lurowa byd l ęc a) ,. - odm i ęs n y pIat skóry by dlę cej uzy skany przez mec hani czne dwojeni e (dwoina bydl ęc a ), - odmię s n y piat skóry by d l ęcej laminowany po w l oką PCW i PU , przeznaczony na wierzchy obuwia (dwoi na bydlęc a laminowana), - skóra ś wiń s ka , garbowania chromowego , miękka , wybielona , przeznaczona na podszewki cholewek (podszewka świń s ka wybielona), - materia! skóropodobny na wierzchy obuwia letni ego: n oś n ik tkaninowy bawełnian y, powlekany poliuretanem (Pronitex), - materia! skóropodobny na wierzchy obuwia: no ś n ik tkaninow y impregnowany , powloka koagulacyjna PU (C1assic Novaskin), - podszewka koagulacyjna poliuretanowa , na no ś niku tkaninowym , imitacja skóry ś wiń s ki ej (Pekary Novaskin), - syntetyczna podszewka welurowa z mikrowlóknien , przeznaczona na podszewki cholewek (Lori ca Sueta), - n o ś nik dziani nowy z powloką PCW s z lifowaną , podk lejony w ł ók nin ą (gotowy układ ma t e riał owy na wierzchy obuwia)..

(3) Badania. 2.2.. P rze puszczalno ść. pary wodnej. Metody z normalizowane. Przep u szcza lność. pary wodnej jest obok sorpcji pary wodnej pod s t awową subi ektywne odczucie wi lgoci w czasie u ży tko wania obuwia i od z i eży . Proces transportu wilgoci przez mat e riał u z al eżniony jest od w ys tępującej po obu jego stronach różni cy prężno śc i pary wodnej, róż ni cy temperatury , różni cy c i ś n i en i a oraz ruchu powietrza. Pod s ta wą znormalizowanych sposobów badania przep u szcza l n ośc i pary wodnej [6,7 ,9, 10] jest tak zwana metoda Herfelda [Il. Pol ega ona ogólnie na tym, że badan y mat e riał zamyka metalowe lub szklane naczy ni e , nape łni one okre ś l oną ilośc i ą wody destylowanej. To naczynie wkłada s ię do eksykatora ze stężo n ym kwasem siarkowym lub inną s ub s tan cją os u szając.!, która wytwarza w zamkniętej przestrzeni eksykatora praktycznie zero wą wi l gotność względną. Caly ten u kład może by ć umieszczony w termostacie o o kreślonej temperatu rze, tak , aby lranspon pary wod nej przez materiał przeb i ega ł w wy niku różni cy prę ż nośc i pary wodnej po obu slronach badanego mat e riału w warunkach izotermicznych. Przedstawiony sposób ni e zak łada pom iaru róż ni cy prężnośc i pary wodnej, a jedynie jej występowan i e. Wedłu g polskiej norm y [111 zasada wyznaczania pr zepuszczalności pary wodnej skór wyprawionych w waru nkach nieizotermicznych polega na ustaleniu masy pary wodnej, która przenika z przestrzeni o wyż szej prężn ośc i do przestrzeni o ni ższej pręż no śc i pary wodnej przez jedn os tk ę pow ierzchn i próbki skóry w c ią g u 6 godzin. Znormali zowany sposób badania pol ega na tym. że naczynie pomiarowe wypelnia s i ę wodą d es tylowaną , zamy ka szczelnie badan ą próbką i podgrzewa do temperatury 32°C. Przedstawi ony w normie sposób ma i s t o tną wadę, wy nik ającą przede wszystkim z braku mo ż liwośc i o kreśle ni a momentu przekroczen ia punktu rosy, czego wynikiem jest prowa dzenie badania przepuszczalnoSci pary wodnej w czasie, gdy w próbce materiału na s t ę puje jej kondensacj a. Stąd też otrzymywane wyniki są obarczone tak dużymi bł ę dami , że w zasadzie nic n adaj ą s ię nawet do oceny porównawczej badanyc h mate riałów. Oprócz wym ie nionych znane są t akże inne nie znormali zowane pr zyrz ądy i sposoby badania przepuszczal n ośc i pary wodnej. W polskim opisie patentowym nr 129000 , opisane jest urządze ni e do pomiaru przenikalno śc i pary wodnej przez fo lie, zwłaszcza z tworzyw sztucznych. Urządzenie to ma kom orę po miaro wą przed zie l oną badanym m ateria łem na dwie części. W górnej części komory pomiarowej znajduje się czuj nik pokryty warstwą pię c iot l enku fosforu , zaw i e rający elektrody oraz czujnik pomiaru temperatury , poł ączo n e z elektrycznym układ e m pomiarowym. Komora otoczona jest pła szcze m z c i ecz ą termo s t atującą. Plaszcz połą czony jest ze zbiornikiem termostatu zaopatrzonym w c hłodni cę, element grzewczy i termometr s terujący. Obieg cieczy termostatującej mi ę dzy pła szcze m a termostatem zapewnia pompa. W dolnej częśc i komory pomiarowej znajd uje s ię pojemnik zawierający wodny roztwór gliceryny . Górna część komory pomiarowej ma koń có wkę doprowadzającą oraz cec h ą mat e riałó w, o kreś lającą.

(4) Ewa Ma rcinkowska, W(l/demar Żuk końcówkę od prowadzaj ącą. azot z komory. Azot podawany jest do komory pomiarowej przez uklad osuszaj ący. Wymieni one sposoby pom iaru,jak i u rząd zen i a do wyznaczania przepuszcza l n ośc i pary wodnej posia d ają szereg tru dnyc h do usun i ęc i a wad i dają wyn iki obarczone znacznymi b łęd a mi. W niniej szej pracy badania przeprowadzono według polskiej normy PN74/P-22 138. Skóry wyprawione. Wyznaczanie p r zep u szczal n ości pary wodnej. 2.3. Nowy sposób pom iaru. przepu s zczalno ś ci. pary wodn e j. Badania przeprowadzono rów n ież zgod nie z nowym sposobem pomiaru [2.31, wyko rzys t ując zbudowany w tym ce lu wielofunkcyjny przyrząd do badania w ł aściwości higien icznych m ater ia ł ów "H i-tester" 151 (fot. I).. Fol. [. Ur.lądzenie do badania przepuszczalności pary wodnej w warunkach nieizotcnnicznych. Opracowany sposób badani a pr zepuszcza l n ośc i pary wod nej w ogólnym po mi ar do za mkni ę t ej przestrzeni powietrznej zw anej pod awczą. której wy mi enn ym frag mentem o t aczaj ącyc h ją śc i a n jest badana próbka kapi larno- porowatego m at eria łu , dozuje się w sposób c i ąg ł y s t al ą w czasie il ość wody oraz dostarcza c i e pł o do jej odparowania i utrzymani a s t a ł ej temperatury (35°C) , wskutek czego zw i ę k sza się p ręż n ość pary wodnej i w i l go tn ość wzg l ędna pow ietrza w tej przestrzeni . Obj ę t ość przestrzeni pomiarowej jest na tyle m a ł a, że w ł aściw o ści m a t er iału próbki, jak sorpcja i prze p uszcza ln ość pary wodnej , wp ł ywają w istotny sposób na pan uj ącą w niej ujęc iu za kł a d a, ż.e wy k o nuj ąc.

(5) Badallia wilgotność względną. Wartość tej wilgolności jest więc ściśle związana z procesami dyfuzyjnymi pary wodnej w badanym materiale. W drug iej, oddzielonej próbką materiału przestrzeni powietrznej, zwanej odbiorczą , ustala s ię warunki okreś l one wybraną temperaturą w przedziale od - 15 do 30°C i w il gotnośc i ą względną w zakres ie od 20 do 100%, po czym, po upływie okreś l onego czasu badan ia, wytwarza s ię stan równowagi dynamicznej pomiędzy ilością dozowanej do przestrzen i podawczej wody i odprowadzanej z niej przez próbkę pary wodnej . Wyznacznikiem równowagi dynami cznej jest stała wartość wilgotności względnej i temperatury w przestrzeni podawczej , co obrazują wykresy na ekranie monitora . Wilgotność tajest funkcją il ości podawanej wi lgoci oraz sorpcji i przepu szcza ln ości pary wodnej i powietrza przez badaną próbkę . Tym samym stanowi podst awę do wyznaczenia przepuszczalności pary wodnej materiału w przyję tych warunkach pomiaru , symulującyc h jego u żytkowanie. Oprogramowanie komputera umożliwia zapis parametrów mających wpływ na wykonywany pomiar, a w tym: temperatury grzałki parownika, w n ętrza komory pomiarowej i ośrodka zewnętrznego oraz w il gotności względnej w komorze pomiarowej i ośrodka zewn ętrznego, obrotów wentylatora oraz wydatku pompy. Tak więc w wyniku badań prowadzonych w sy mulatorze, który stanowi podstawowe urządzenie przyrządu "Hi -tester" otrzym uj e s ię dane op i s ujące kinetykę n awilżania komory pom iarowej pod próbką [4]. Na podstawie tych danych wyznacza się następnie współczynnik przepuszczalnośc i pary wod nej , w czym pomocne s ą komputerowe programy statystyczne i matematyczne. Wyznaczając współczy nnik , korzysta s ię z obl iczonych wartości asy mptot krzywych kinetyki nawilżania komory pomiarowej (na bazie empirycznego modelu opis ującego badane zjawisko (41), dla różnych ilości wody podawanej do symulatora. Korzysta się rów nież z niektórych zarejestrowanych w czasie badania warto śc i parametrów , chara kt eryzującyc h waru nki pomiaru . Obliczone asymptoty (esty mowane wilgotności względne równowagowe w symu latorze) oraz zarejestrowane parametry pomiaru s tan ow i ą podstawę wyznaczen ia zależn ości gęstości strumienia przenoszonej przez próbkę pary wodnej od różnicy c iśnienia cząstkowego pary wodnej po obu stronach próbki (modułu napędowego w stanie równowagi). Pochodna prostoliniowego odcinka wyznaczonej funkcji jesl badanym współczynniki em przepuszczalności pary wodnej.. 2.4.. Przepuszczalność. Przepuszczal ność. powietrza. Metody: znormalizowana i nowa. powietrza jest jednym z ważniejszych parametrów inforo higien i cznośc i mat e riałów , a w szczegó l ności m ateriałów o charakterze hydrofobowym. Według normy [8] oznaczenie polega na wytworzen iu różnicy c i śn i en i a po obu stronach próbki i pomiane ilości przechodzącego przez nią powietrza w jednostce czasu. Jest 10 metoda hydrauliczna, w której określony przepływ powietrza wymusza s i ę przez przepływ innego medium , którym w tym przypadku jest mują cych.

(6) Ewa Marcinkowska, Waldemar Ż/lk. woda. Warunkiem otrzymywani a praw i d łowyc h wyników jest szcze l ność przySmar stosowany do uszczeln iania szlifów szklanych korka wlewu wody oraz zaworów wypł ywowego i ssącego jest częs t o źród łem ich zabrudzenia. Niewielkie zabrudzenie otworów przelotowych, znajdującyc h się w tych zaworach, istotnie zmienia przepływ wody. Inn ą ni edogodnością związaną z funkcjonowaniem i obsługą przyrząd u , która ma wpływ na d o kład ność i powtarzalność metody jest trudny odczyt poziomu zwierciad ł a wody w rurze. W trakcie wyp ł yw u wody z ruI)' zostaje zassane do niej powietrze, które wpływając do niej w postaci bąbl i u ni emożliwia dokładn y odczyt po ł oże ni a zw i e rciadła wody w rurze. Odczyt jest tym trudniejszy, im szybc iej powietrze dostaje s i ę do rury . W skraj nym przypadku nakładające s i ę błędy pomi aru czasu wy pływu 100 cmJ wody dla próby "ślepej" i właściwego pomiaru, wynoszące oko ło l s powodują ograniczenie zakresu pomiarowego przyrządu dla m ate ri ałów dobrze przepuszczalnych do poziomu okola 3600 cm3/(cm 2 h), dla których różnica czasu wyp ł ywu wynosi 10 s, a błąd względ n y maksymalny o k oło 10%. Zakres pomiarowy ograniczony jest także czasem trwania pom iaru. W badaniach mat eri ałów s ł abo przepuszczalnych norma zakłada prowadzenie pomiaru przez 30 minu t. Wykalibrowanie rury pozwa ł a na odczytanie objętości wody z dokładnośc i ą do 5 cm 3 w związku z czy m, st os ując podobnie jak do górnego zakresu pomiaru gra n icę b łęd u 10%, można odczytać 50 cm 3 objętości z dokładnością do 5 cm 3 , przy czasie wyp ływ u równym 30 minut. Stąd uzyskujemy dol n ą granicę zakresu pomiarowego przyr.qdu, która wynosi 10 cm 3/(cm 2h). Ogra ni czeń tych norma PN-71 /P-22139 [8] nie podaje. Nie uwzględnia także w pł ywu zmiany różnicy ciśnienia na badanej próbce na wynik pom iaru, czego m ożna oczek i wać w badaniach materiałów o zróżnicowa n ej przepuszczal n ości. Poza tym przyjęty w normie sposób obliczania przepuszczalności jest dość uproszczony. U podstaw metody leg ł o zało żeni e, że zarówno opór s ł awiany przez przyrząd powietrzu, które przep ł ywa bez badanej próbki,jak i z próbką,jest proporcjonalny do czasu wyp ł ywu określonej objętości wody z rury pomiarowej oraz, że opór stawiany pow ietrzu w trakcie pomiaru jest równy sumie oporów przyrząd u oraz badanego materia ł u. Stąd też przyjęto w nonnie, że opór, który stawia m ateriał (obliczany wed ł ug wzoru) , jest proporcjonalny do różn i cy czasu wy pływu wody z przyrządu z założonym materia ł em i próby ślepej. W rzeczywistości opis analityczny zjawisk zachodzących w trakcie pomiaru jest bardziej skompl ikowany f41. Po przeprowadzen iu anali zy, która wykaza ł a przyczyny b ł ędów pom iaru przepuszczalności pow ietrza metodą z n oml alizowa n ą (PN-71/P-22 139) zw i ą zane zarówno z brak iem dok ład n ości, jak i precyzji metody, podję t o prace, których ce lem by ł o doraźne skonfigurowan ie stanowiska do badania przepuszczalnośc i powietrza (fot. 2) z wykorzystaniem elementów chromatografu gazowego (I), które są wyposażon e w dokł ad n e p r zep ł ywomierze powietrza oraz zawory igl icowe . Zestaw u zupełn i ono manomelrem cieczowy m (2) do pomiaru róż n icy ciśni enia po obu stronach badanego materia ł u. Powietrze czerpano z butl i gazowej (3) o pojemności 10 I i ciśn i e n i u 14 MPa. Gaz z butl i rząd u ..

(7) Badal/ia. poprzez reduktor c i śni e ni a trafia na zespó ł zaworów iglicowych (5), zadani em któryc h jest ob ni że ni e c i ś nienia do 0,4 MPa . W dalszej ko ł ejno ści pow ietrze poprzez zawór regul acyjny (7) i przep ł ywo mi erz (6) trafia do uchwytu (8), w którym mocowana jest badana próbka . W wyniku różn i cy c i śn i en ia po obu st ronach próbki na s t ę puj e przepł yw przez nią powietrza, kontrolowany za pomocą przep ł ywom i erz a (6) oraz manometru rÓŻn icowego (2). Ustaw i ając przy pomocy zaworu regulacyjnego r óżn i cę ciś ni eń na badanym materiale na poziomie 100 mm H20, odczYLUje się ilość przepływającego przez badany ma t eri a ł powietrza. Il ość ta po podzie leni u przez pole powierzchni roboczej próbki (10 cm Z) stanowi oznaczan ą wartość prlepuszcza l nośc i powietrza.. Fot. 2. Stanowisko do pomiaru. przepuszczalności. powietrza. 3 . Wyniki I Ich analiza W cel u porównania wyników badań pr zepuszczal n ości pary wod nej uzyskanych metodą now oo pra cowaną [3] i z n or m alizowaną [10] wykonano pomi ary na mat er i ałach o zróżn i cowan yc h w ł aśc i wośc i ac h zarów no pod względem budowy chemicznej ,jak i struktury , wyznaczono także przepuszczal n ość powietrza tych ma ter i ał ów. Wyniki badań zamieszczono w tabeli I. B adając kore l ację pomiędzy wyni kami obu metod, s por ządzono wykres (rys. l) za l eż n ości wspólczynnika p r ze pu szczalno śc i pary wodnej od wartośc i prze pu szcza l ności pa ry wodnej otrzymanych me tod ą z n o rmali zowa ną . Przy.

(8) Waldemar Żuk. Ewa. Tabela I. Przepu szczal no ść pary wodnej metodami nową i z normali zo waną oraz przepu szczalność powietrza skór i skóropodobnych tworzyw PrzepuszczaJ..ość pary Lp.. CI C2 C3 C4 C5 C6 C7, C7b C. C9 C IO Cli C12 trod ło :. Materi ały. wodnej (wg PN) [mgf(10cm224h)]. Pronilex. Nappa. bydlęca tłoczo na. Dwoina welurowa Dwoina. bydlęca. bydlęca. Boks bydlęcy Podszewka. świńska. wybielona. Dwoina bydlęca laminowana lieot Dwoina bydlęca lamino wana lico! Classic Novaskin Loriea Sucla. Boks cielęcy Układ materiałowy. Pekary Novaskin. Współczy nnik. przepuszczalności pary wodnej [1'g!(m1s Pa)]. PrzepuszczaIność. powietaa [dm)f(m1s)]. X. a. X. a. 6 1. 7 15 1000 1136 643 945 257 254 269 955 1204 187 439. 21 32 39 53. 5,97. 0,10. '.50. 0~4. 6,41 9,40. 0 .27. 0,15. 0.00 0.50 0,40 0,01 0.50. 22 28. 11,80 6,82 12,90. 6 II. 2,03 2P'. 15. 1,87. 0,62. 16.50. 0,30 0,15 0.50 0,15 0,04 0.10. 16,30. 16. 59.90. \,60. ". 12.50 1.43 4,06. 0,70 0,06 0,06. 6 20. X. 0,08 25,30 0, 11 0,12 0,24 126,70 3.83 0,08 0,85. a. 0,01. 0,01 O,QI. 1,90 0,08. om O,Ql. badania własne .. za łoże niu , że za l eżn ość ta ma charakter liniowy, stwierdzono istnien ie korelacji na poziomie r =0,47. Analiz ując wykres zauważon o, że niska korelacja jest spowodowana stosunkowo wyso ką wartośc ią wspólczynnika przepuszczalnośc i pary wodnej dwóch materialów oznaczonych symbolami C9 i C6. Mat eri ały te c h arakteryzują s i ę jednocześ ni e wysokimi wart ośc iami pr zepuszcza ln ości powi etrza (tabela l ). Og raniczaj ąc badanie korelacji do materia łów o ni skiej p rze pu szcz aln ośc i powietrza, spo r ząd zo n o kolejny wykres za mi eszczony na ry s. 2. Jak wynika z opracowanych danych (rys. 2) prze pu szcza lno ść pary wodnej skóropodobnych tworzyw i skór, których prze puszczalno ść powietrza jest mni ejsza od 20 dm 3/(sm2 ). wyznaczona m e todą zno rmaliz owaną wykazuje lini ową zależn ość ze ws półczy nnikiem przep uszczalności pary wodnej wyznaczonym n ową m e t odą. W spół czy nnik korelacji r =0 ,98 . Różn i ce w wynikach obu metod , które występują w badaniach materiał ów o prze pu szcza lno śc i powietrza Pp > 20 dm l /(s m2) m ogą by ć spowodowane uproszczeniami znorm alizowanego sposobu badania [101 . A nali zuj ąc przedstawione warunki pomiaru (0 % w il go tn ośc i w eksykatorze i 100% wil go tno ści wzg l ędn ej w pojemniku zamknięty m próbką) na l eży sąd zi ć , że za łożone sposobem bad ania warunki nie są s pełnione . R óż ni ca prę żn ośc i pary wodnej, a więc m od uł napęd owy procesu jest za l eżn y bezpośrednio od prze pu szcza ln ośc i próbek oraz czasu trwania pomiaru . W przypadku próbek o du żej zdolnośc i przepuszczania pary wodnej oraz powietrza różni ca prę żnośc i jest mniejsza od za ło-.

(9) Badania. ., •o •. "•. 50. .• ". _o. ~. -.. ~,. _.~ o E o. '" O:j " "" ~o. o o. ,. o. co ,. o.. "•. •. "'". Metoda znormalizowana X , mg/(łO. Rys. I. Korelacja wyników metodą. i. cm l. c.. •. "''''. ''''''. 24 h). prze pu szczalnośc i. metodą z n ormali zowa ną. pary wodnej otrzymanych nową dla wszystkich badanych materiał ó w , r = 0,47. . •o •. _o,. ". _ • o " ,n _ o • E o , , o g O:j •. ---l_. +. ... ... .~. ". 2. c"c. • •. C; J. ,. . o.• -. l;:. ,o •. ,. o.•. c-'o. •. ,. co, j. l. " 00. "00. · c,,~ -. , '". .00. ' 00. Metoda znormalizowana X, mg/( IO cm l 24 h). Rys. 2. Korelacja wyni ków pr zepu szcza lności pary wodnej otrzymanych nową me t odą i metodą znormalizowa ną dla materiałów o prze pu szczalnośc i powietrza pon iżej 20 dm l j(m2s); r = 0,98.

(10) Ewa Marciltkowska, Wa ldemar Żuk. " 00. ".,. 1200. -•. ". ". ':' ',' A. 1000. /'. ~>. ~ ,§. 'Sd. oE -o ~~. E-8. "'".. "'" ", " ~~~-=---'t,'----"'" , '". ' 00. '00. , ", , ". ",. ,. 1.'. '.1. 10,0. PrzepuszczalnoŚĆ. Rys. 3.. Za l eż n ość. wyni ków. z,normali zowan<l od. przep u szczalności. przepu szcza lnośc i. 100,0. 1. powietrza, dm fm s) J. pary wodnej otrzyma nych m etodą. pow ietrza w skali semilogarytmicznej. , •ó. _o> •. u. _" o~ ~" E o. .. > ::1. 2. '" '" ". '". Q. i ". ". " ,. 0,01. !. ", , ", , ,. eo,. ,. eo., ,. ~. 10,00. 0,10. 1.00. Przepuszczalność. powietrza, dm Jf( m1s). ", , 100,00. Rys. 4. Za l eżność wyników przepuszczal nośc i pary wodnej otrzymanych nową m e todą od prze pu szczalnośc i powietrza w skali semi10garytmicznej.

(11) Badal/ia żonej . Za łożeni e. normy jest s pełnione jedynie wówczas, gdy mater i a ł s ł abo przepuszcza parę wod n ą i powietrze. Podobnie czas uzyskania stanu równowagi dynam icznej procesu przepuszczania pary wodnej będzie różny dla różnych próbek mat eri ał owych. Stan równowagi procesów dyfuzyjnych w badanym układzi e zależy istotnie od pojemn ości sorpcyjnej próbki. W przypadku mate· ria ł ów ze skóry naturalnej, w szczegó ln ości o dużej grubośc i , stan równowagi układu uzyskuje się po znacznie dłuższym okresie czasu n i ż zak ł adany norm ą czas pomiaru. Błędy powstają także z tytu łu stagnacyjnych warstw powietrza po obu stronach próbki. które mają istotny wpływ na przebieg badanych procesów dyfu zyjnych. W metod zie zno rma łi zowanej zmiana modułu napędowego procesu prze puszczania pary wodnej nie jest brana pod uwagę w obli czeniach. w zw i ązku z czym wpływ zmiany modułu napędowego procesu na oznaczaną wartość przep u szczal n ości pary wod nej nie jest właściw i e odzwierciedlony w uzyska· nym wy niku . W celu potwierdzenia przeprowadzonej anali zy otrzymanych wyników, wykonano badania za l eż n ości prze pu szczalnośc i pary wodnej wyznaczonej m etodą zno rmal i zowaną oraz współczyn nika przepuszczalności metodą nową. od prze p uszczalności powietrza. Ze wzg l ę du na dużą rozpiętość przepuszczal· nośc i powietrza badanych mate riałów , zależność współczynnika przepuszczal. ności pary wodnej od przepuszczalności powietrza dla ca łego badanego zakresu przedstaw iono w skali semilogarytm icznej (rys. 3 i 4). U kład len umożl i w ia obserwowanie korelacji między współczynniki em przep u szczalnośc i pary wad· nej. a niskimi wartośc i ami przepuszcza ln ości powietrza, co ni e jest moż l iwe w skali liniowej. W przypadku znormalizowanej metody (rys. 3) ws półczy nnik kore lacji r =0.65, natomi ast wyni ki badań metody nowoopracowanej (rys. 4) są mocno skorelowa ne z wyn ikami przepuszczalnośc i powietrza r = 0,98, za wyj ą tk iem boksu cie l ęcego (punkt P: 10), w którym mechanizm przepuszczan ia pary wod· nej mu si być odmienny od mechanizmu przepuszcza nia występ ującego w pozostałych badanych próbkac h. Skóra c i e l ęca w stos unku do inn ych mate· ria lów ma zwart ą tkankę i cechuje ją ni ska przepuszczal n ość powietrza.. 4. Podsumowan ie Podsumowując można stw i erd z i ć, że:. - analizowane metody znonnalizowana i nowa, zastosowane do badania trans· portu pary wodnej w skórze i skóropodobnych tworzywach, oparte są na różnyc h zasadach pomiaru. Znormalizowana metooa izotermiczna nie uwzględnia zmi a· ny modu ł u napędowego procesu transportu pary wodnej. Zmiana ta jest tym większa, im materiał cechuje wyższa prze pu szcza ln ość powietrza; - w metodz ie nowoopracowanej wada ta zos t ała u su ni ęta, ponieważ w zaproponowanym do oceny materiałów współczynniku pr ze pu szcza ln ośc i.

(12) Ewa Marcinkowska, Waldemar Żuk pary wodnej il ość przenoszonego przez jednos tk ę powierzchni mate riału skład nika aktyw nego jest odni esiona do jednostki różni cy ciśnień cząstkow yc h pary wodnej ( modu ł u napędowego procesu); - w konsekwencji tego, wyni ki badania ró ż nie defini owanego tran sportu pary wodnej uzyskane porównywanymi metodami, wy k azują wysoką korelację (r = 0,98) d ł a ma t eria ł ów o ni skiej pr zep u szcza l n ośc i pow ietrza i ni s ką (r =0 ,47), gdy uwzględ ni a s i ę wyniki badania wszystkich m a t e riał ów. rów ni eż o przepu szczalnośc i powietrza Pp > 20 dm l (m2 s). Literatura [I] Herfcld H., Die Quali/iitsbeur/eilung von Ledu, LederaunauJchwerks/offen IInd. Lederbehal/dlungsmilleln, Berlin [950 . 121 Marci nkowska E" Applica/ion of New Me/lwdsfor Examining and Crealing Microclima/e inside Foo/wear, "Forum Ware" 1998 , 1--4 . [3] Marcinkowska E., Wlochowicz A" Zuk W., Spos6b badania przepllszczall/ ości p(lry wodnej marerial6w kapila rno-porowa/ycl!, potwierdzenie o dokonaniu zgł oszenia patentowego nr P 325000, 25.02. 1998 . [4J Marcinkowska E. i inni, Nowoczesne metody badania cech określających komfort lIżyt kOll'llIria wyrob6w, jako elemel!l sys/emu zarządzania jakością, praca wykonana w ramach badań statutowych I2/KTP/ [/97/S u , AE w Krakowie. 1998, maszynopis. [5] Marcinkowska E" Żuk W., Urzqdzenie do badania właściwości higienicznyclr materiałów. potwierdzenie o dokonaniu zgloszenia patentowego nr P 318224 1997. [6J SS 3 144, [968. Measurement of Waler Vapour Permeabi lity . [7 ] D[N 53333, 198 1. Sestimmung der Wasserdampfdurch lassigkeit. [8] PN-7 [1P-22 [39 . Skóry wyprawione. Wyznaczanie przepuszczal ności powietrla. 19] PN-7 [1P-22 [50. Skóry wyprawione. Wyznaczanie przepuszczalno ści pary wodnej. (10] PN-741P-22 [38. Skóry wyprdwione. Wyznaczanie przepuszcza lności pary wod nej. [II] PN-91 /P-22 126. Skóry wyprawione. Wyznaczanie prlepu szcza[ nośc i pary wodnej w warunkach nieizotermicznych. Research into th e Water Vapour Permeabillty ot Material s with Oifferent Air Permeabillty To create the microcli matc inside foo twear at the design stage requires yerified methods of measu ring those characleristics of the material that are responsib!e for the n ow of moisture during use. During the research . new equipment and a new met hod for testi ng water Yupour and air permeability were presented . The analysed mel hods used in researching wateT vapour transfer are based on various measuring principles. In the nonnalised mClhod , changes in the propulsion module are not taken inlo account in the calculations, aS permeability depends on Ihe nalure of Ihe materia! leSled . HoweYer, in the proposed water vapour permeabilily coeffic ient - used 10 evaluale Jeather and leather materiais - the amount of the active ingredient that passes through one unit of the maler;al's surface ;s re[atcd to unit differences in water vapour pressure . When the results produced by the Iwo methods were compared, a high corrclation (r 0 .98) was observed only in lhe case of materials wilh low air permeabi[ity.. =.

(13)