CS246257B1

CS246257B1 - A method for determining the rate of fluid transfer through a fabric and apparatus for performing the method

Info

Publication number: CS246257B1
Application number: CS719683A
Authority: CS
Inventors: Peter Stuchlik; Radoslav Patocka
Original assignee: Peter Stuchlik; Radoslav Patocka
Priority date: 1983-09-30
Filing date: 1983-09-30
Publication date: 1986-10-16

Abstract

Způsob stanovení rychlosti přestupu kapalin plošnou textilií, umístěnou na fázovém rozhraní, z kapalné fáze do ovzduší spočívá v tom, že se plošná textilie najehlí na ojehlený rámeček s mřížkou a umístí i s rámečkem do nádržky zkušebního zařízeni, která má osazení pro rámeček. Zařízení je opatřeno zásobníkem na kapalinu s vtokem, krytem zásobníku a jímadlem s přepadem a ]eho krytem. Zkušební zařízení se vzorkem textilie se umístí na váhy v klimatizovaném prostředí, do zařízení se naleje kapalina, např. destilovaná voda tak, aby hladina byla ve styku s celou plochou textilie, po ustálení stavu se odečte hmotnost soustavy (mi) a po určitém časovém intervalu se opět odečte hmotnost (ma). Rychlost (ε) přestupu kapaliny se vypočte z rozdílu naměřených hmotností v závislosti na ploše a čase.The method of determining the rate of liquid transfer through a flat textile placed at the phase interface from the liquid phase to the air consists in needling the flat textile onto a needled frame with a grid and placing it, together with the frame, into the tank of the test device, which has a recess for the frame. The device is equipped with a liquid reservoir with an inlet, a reservoir cover and a sump with an overflow and its cover. The test device with the textile sample is placed on a scale in an air-conditioned environment, a liquid, e.g. distilled water, is poured into the device so that the level is in contact with the entire surface of the textile, after the state has stabilized, the mass of the system (mi) is read off and after a certain time interval the mass (ma) is read off again. The rate (ε) of liquid transfer is calculated from the difference in measured masses depending on the area and time.

Description

Vynález se týká způsobu stanovení rychlosti přestupu kapalin plošnou textilií, umístěnou na fázovém rozhraní, z kapalné fáze do- ovzduší a zařízení k provádění tohoto způsobu.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a method for determining the rate of liquid transfer through a web interface located at a phase interface from a liquid phase to air and to an apparatus for carrying out the method.

Jednou z požadovaných vlastností textilních materiálů určených ke konfekčnímu použití je jejích schopnost předávat kapalinu do ovzduší volným odparem. Kritériem pro posouzení této schopnosti je množství kapaliny, které je daný materiál schopen v daném čase a zadaných podmínek transportovat do ovzduší, tedy rychlost průchodu kapaliny tetilií a jejího odpařování z povrchu textilního materiálu.One of the desired properties of ready-to-use textile materials is their ability to transfer liquid to the atmosphere by free evaporation. The criterion for assessing this capability is the amount of liquid that the material is capable of transporting into the atmosphere at a given time and under specified conditions, i.e. the rate at which the liquid passes through and passes through the surface of the textile material.

Dosud známým způsobem se provádí hodnocení textilií na základě výsledků měření, k nimž lze dospět využitím různých metod, jimž je společné, že charakterizují pouze velmi vymezenou oblast určité vlastnosti, která obvykle neodpovídá reálným podmínkám, jimž jsou textilie vystaveny při svém používání.To date, the evaluation of textiles is carried out on the basis of measurement results, which can be achieved by using various methods which are common in that they only characterize a very limited area of a particular property which usually does not correspond to the real conditions to which the textiles are exposed.

K těmto používaným metodám patří především měření sací výšky v závislosti na čase, tj. vzlínavosti kapaliny v materiálu u proužků textilí, jejichž spodní konec je ve styku s kapalinou, dále měření nasákavosti, která se stanoví vážením zjištěných hmotností suchého a kapalinou smočeného vzorku a vyjadřuje se v procentech jako poměr zjištěného rozdílu obou hmotností k původní hmotnosti suchého vzorku, a stanovení množství kapaliny, která prostoupí v daném čase zkoušenou textilii při jejím zkrápění kapalinou pod různými úhly.These methods include, in particular, the measurement of the suction head versus time, ie the wicking of the liquid in the material for strips of fabric whose lower end is in contact with the liquid, and the absorbency measurement, which is determined by weighing the dry and wetted sample weights. % as the ratio of the observed difference between the two weights to the original dry weight of the sample, and the amount of liquid that permeates the test fabric at a given time when it is sprinkled with liquid at different angles.

K danému účelu slouží rovněž určování prodyšnosti par, založené na měření množství nasycené páry kapaliny, obvykle vodní páry, která projde textilií za normovaných podmínek.For this purpose, vapor permeability is also determined by measuring the amount of saturated liquid vapor, typically water vapor, that passes through the fabric under standard conditions.

Vedle zmíněných více čl méně objektivních měření provádí se také testování textilních materiálů ve fyziologické komoře. Ze zkoušené textilie se ušije konfekční výrobek, který si zkoušející osoby obléknou, v něm setrvají určitou dobu v komoře s normovanými klimatickými podmínkami a současně poskytnou požadované reference.In addition to the aforementioned several less objective measurements, textile materials are also tested in a physiological chamber. The fabric to be tested is made up of a ready-to-wear garment that the test persons wear, stay in the chamber with standardized climatic conditions for some time, and at the same time provide the required references.

Jak již bylo shora uvedeno, výsledky prováděných měření nejsou dostatečným podkladem pro hodnocení textilních materiálů. Tak například sací výška charakterizuje vzlínání kapaliny v různých směrech v ploše textilie, nedává však dostatečnou představu o chování textilie ve styku s pokožkou. Její význam pro konfekci je velmi diskutabilní. Nasákavost odpovídá schopnosti textilie po smočení zadržovat kapalinu. Ve skutečných podmínkách k tomu dochází u plavek. Jde vlastně o zkoušku na sorpční mohutnost, která již nevypovídá nic o chování kapaliny v textilii vůči jejímu okolí. Zmíněné zkrápění zkoušených textilií vodou simuluje chování textilie v dešti. Proto má svůj význam pouze pro svrchní ošacení, zejména ve vztahu k účinnosti různých hydrofobních úprav. O chování ve styku s pokožkou rovněž žádnou informaci neposkytuje.As mentioned above, the results of the measurements are not a sufficient basis for the evaluation of textile materials. For example, the suction height characterizes the wicking of liquid in different directions in the fabric surface, but does not give a sufficient idea of the fabric's behavior in contact with the skin. Its importance for clothing is very questionable. The water absorption corresponds to the ability of the fabric to retain liquid after wetting. Under real conditions, this happens in swimwear. In fact, it is a test for sorption power, which no longer tells anything about the behavior of the liquid in the fabric towards its surroundings. The above mentioned spraying of the tested fabrics with water simulates the behavior of the fabric in the rain. Therefore, it is only relevant for outerwear, especially in relation to the effectiveness of various hydrophobic treatments. It also does not provide any information on skin contact behavior.

Měření prodyšností par vyžaduje složité a nákladné zařízení, které ve většině zkušeben není k dispozici. Svým charakterem se částečně přibližuje podmínkám pro svrchní ošacení.Measurement of vapor permeability requires complex and costly equipment, which is not available in most test rooms. By its character, it partially approximates the conditions for outerwear.

Zkoušení ve fyziologické komoře, i když jde o metodu subjektivní, u níž lze míru subjektivity snižovat jen zvyšováním počtu výrobek zkoušejících osob, je patrně nejpřesnější metodou, která je schopna zachytit fyziologické vlastnosti. Jedná se ovšem o zkoušení ekonomicky, časově a technicky velmi náročné, což hráni jeho širšímu praktickému uplatnění.Testing in the physiological chamber, even if it is a subjective method, in which the degree of subjectivity can only be reduced by increasing the number of test subjects' products, is probably the most accurate method capable of capturing physiological properties. It is, however, very economically, time-consuming and technically very demanding, which in turn implies its wider practical application.

Komplexní pohled na hydrofilní vlastnosti textilie je možné získat jejím zkoušením nošením nebo v klimatizované komoře. Používané laboratorní metodiky nemohou celý komplex hydrofilních vlastností podchytit. Z rozboru známého stavu zkušební techniky vyplynulo, že pro laboratorní zkoušení hydrofilních vlastností by bylo nejvhodnější posuzovat tyto vlastnosti měřením rychlosti ε přestupu kapalin těmito textiliemi, umístěnými na fázovém rozhraní, z kapalné fáze do ovzduší. Protože pro zjištění této veličiny, označené jako ε, žádná zkušební metoda neexistuje, stal se způsob jejího stanovení a k tomu potřebné zařízení, umožňující podchytit a vyhodnotit způsoby předávání kapaliny textilií, faktory ovlivňující odpař, vliv všech druhů vlhkosti, vliv struktury délkových textilií ve vzorku i samotné struktury plošné textilie, cílem tohoto vynálezu.A comprehensive view of the hydrophilic properties of the fabric can be obtained by wearable testing or in an air-conditioned chamber. The laboratory methods used cannot capture the whole complex of hydrophilic properties. An analysis of the known state of the art has shown that for laboratory testing of hydrophilic properties, it would be best to assess these properties by measuring the liquid transfer rate ε from the liquid phase to the atmosphere through these interfacial textiles. Since there is no test method for determining this quantity, denoted as ε, the method of its determination and the equipment needed to capture and evaluate the methods of liquid transfer of textiles, factors affecting evaporation, the influence of all kinds of moisture, of the fabric itself, an object of the present invention.

Podstata způsobu stanovení rychlosti přestupu kapalin plošnou textilií, umístěnou na fázovém rozhraní, z kapalné fáze do ovzduší, který představuje vyřešení daného problému, spočívá podle vynálezu v tom, že se vzorek zkoušené textilie uvede jednostranně, a to na své spodní straně a v celé její ploše do styku se zkušební kapalinou, například destilovanou vodou, v pomocném zařízení umístěném v klimatizovaném prostoru, načež se v alespoň dvou pěti až šedesátiminutových intervalech zjistí hmotnosti pomocného zařízení se zkušební kapalinou a vzorkem vážením a z nich se rychlost odpařování určí výpočtem.According to the invention, the method of determining the rate of liquid transfer through a fabric interfaced from the liquid phase to the atmosphere, which constitutes a solution to the problem, consists in introducing the sample of the test fabric unilaterally on its underside and throughout its The test fluid and the sample are weighed at at least two to 60 minutes intervals, and the evaporation rate is determined by calculation.

Předmětem vynálezu je rovněž zařízení k provádění shora uvedeného způsobu. Toto zařízení sestává z nosného rámečku, například ve tvaru čtverce o straně 10 cm, kolmo a po obvodě osazeného alespoň čtyřmi jehličkami a vyplněného mřížkou, z protikusu s osazením pro rozebíratelné spojení s rámečkem, představujícího nádobku opatřenou zásobníkem na kapalinu, přívodním otvorem u dna a ve své horní části přepadovým otvorem, který je spojen s jímadlem pro přeteklou kapalinu, z krytu zásobníku a krytu jímadla.The invention also relates to an apparatus for carrying out the above method. The device consists of a support frame, for example in the form of a square of 10 cm side, perpendicular and circumferentially fitted with at least four needles and filled with a grid, a counterpart with a recess for detachable connection to the frame representing a container having a liquid container; in its upper part through an overflow opening which is connected to the overflow liquid collector from the reservoir cover and the collector cover.

Přednosti způsobu stanovení rychlosti pře5 stupu kapalin plošnou textilií podle vynálezu ve srovnání s dosud známými metodami spočívají v jeho jednoduchosti, rychlosti a reprodukovatelnosti. Zvláště příznivých relací se dosahuje zejména v případech, kdy je textilie v přímém styku s pokožkou. V těchto skutečných podmínkách vystupují maz a kapalný pot kanálky na povrch pokožky, kde se odpařují a vytvářejí mikroklima podle podmínek až do výšky 8 mm nad pokožku. Textilie, která je ve styku s pokožkou, nasává kapalinu do sebe a transportuje ji k vnějšímu povrchu, kde dochází k odpařování. Způsob stanovení podle vynálezu se ve svém provedení přibližuje nejvíce skutečným podmínkám, kterým jsou textilie vystaveny při svém používání. Vzorek textilního materiálu je na své spodní straně smáčen kapalinou, kterou předává za normovaných podmínek do ovzduší. Úbytek hmotnosti kapaliny způsobený odparem potom globálně charakterizuje vztah plošné textilie ke všem druhům vlhkosti, velikost měrného povrchu textilie i postup vodních par. Z naměřené rychlosti ε vyjádřené v gramech odpařené kapaliny zim² textilie za 1 sekundu (g.m².s^_1j lze přímo odvozovat fyziologické vlastnasti zkoušeného materiálu.The advantages of the method of determining the liquid transfer velocity of a fabric according to the invention over the methods known hitherto lie in its simplicity, speed and reproducibility. Especially favorable sessions are achieved when the fabric is in direct contact with the skin. In these actual conditions, sebum and liquid sweat canals emerge on the skin surface, where they evaporate and create a microclimate according to conditions up to a height of 8 mm above the skin. The fabric in contact with the skin sucks the liquid into itself and transports it to the outer surface where it evaporates. The method of the present invention, in its embodiment, approximates most to the actual conditions to which fabrics are exposed in their use. The sample of the textile material is wetted on its underside by the liquid which it passes to the atmosphere under standard conditions. The loss of liquid weight caused by evaporation then globally characterizes the relationship of the fabric to all kinds of moisture, the specific surface area of the fabric, and the water vapor process. From the measured velocity ε expressed in grams of vaporized liquid zim ² fabric per second (gm ² .s ^_1 j) it is possible to directly deduce the physiological characteristics of the test material.

Předností způsobu stanovení podle vynálezu je také skutečnost, že při něm nedochází k destrukci zkoušeného materiálu. Použitý zkušební vzorek textilie je možno použít k dalším zkouškám, pro něž daný rozměr vzorku vyhovuje.Another advantage of the method according to the invention is that it does not destroy the test material. The fabric test sample used may be used for other tests for which the sample size is suitable.

Zařízení k provádění způsobu podle vynálezu je jednoduché, snadno a levně zhotovitelné a malých rozměrů — zastavěný prostor i s vahami představuje cca 30X30X X50 cm. Také obsluha zařízení je velmi jednoduchá.The device for carrying out the method according to the invention is simple, easy and inexpensive to manufacture and of small dimensions - the built-up space and weights are about 30X30X X50 cm. The operation of the device is also very simple.

Jedno z možných provedení tohoto zařízení je znázorněno na připojeném výkresu. Zařízení sestává ze čtvercového nosného rámečku 1 o straně 10 cm, který je po svém obvodě rovnoměrně a kolmo osazen 40 jehličkami 2 a vyplněn polyetylénovým pletivem vytvářejícím mřížku 11, dále z protikusu 3 s osazením 4, které umožňuje rozebíratelné spojení s rámečkem 1. Protikus 3 představuje nádobka, která je opatřena zásobníkem 5 na kapalinu s krytem 9, přívodním otvorem 6 u dna a ve své horní části přepadovým otvorem 7, který je spojen s jímadlem 8 pro přeteklou kapalinu s krytem 10. Celé zařízení je zhotoveno z plexiskla.One possible embodiment of this device is shown in the attached drawing. The device consists of a square supporting frame 1 with a side of 10 cm, which is circumferentially uniformly and perpendicularly fitted with 40 needles 2 and filled with a polyethylene mesh forming a grid 11, further with a counterpart 3 with a shoulder 4 which allows a detachable connection with the frame 1. represents a container having a liquid container 5 with a cover 9, an inlet opening 6 at the bottom and an overflow opening 7 in its upper part, which is connected to the overflow liquid collector 8 with the cover 10. The whole device is made of plexiglass.

Kapalina, která je ve styku s vlákny textilie, je vlivem kapilárních a absorpčních sil převáděna k hornímu povrchu textilie. Odtud se v závislosti na velikosti povrchu a okolních podmínkách odpařuje. Současně dochází k odpařování přímo z hladiny kapaliny. Tento odpař je závislý na koeficientu zaplnění textilie, tedy na velikosti „otvorů“ v textilii, a okolních podmínkách.The liquid in contact with the fibers of the fabric is transferred to the upper surface of the fabric by capillary and absorption forces. From there it evaporates depending on the surface area and the surrounding conditions. At the same time, evaporation takes place directly from the liquid level. This evaporation is dependent on the filling factor of the fabric, i.e. the size of the "holes" in the fabric, and the surrounding conditions.

Všechny faktory, ovlivňující rychlost odpařování, jsou při konstantních vnějších podmínkách zaručených klimatizaci výlučně funkcí vlastností zkoušené textilie.All factors affecting the rate of evaporation are exclusively a function of the fabric properties under constant external conditions guaranteed by air conditioning.

Způsob a zařízení podle vynálezu jsou pro své přednosti předurčeny k využití v textilním průmyslu u všech výrobců konfekčních a zdravotnických materiálů.The method and the device according to the invention are destined for use in the textile industry of all manufacturers of ready-made and medical materials because of their advantages.

Příklady provedení »W··' - ;Examples »W ·· '-;

P ř í k 1 a d 1Example 1 a d 1

Na polystyrénovou desku se rozprostře plošná textilie tak, aby byla bez záhybů. Rámeček se jehličkami protlačí přes textilii do podložky. Najehlená textilie se sejme i s rámečkem a po obvodu odstřihne.The fabric is spread on the polystyrene plate so that it is free of creases. The frame with needles is pushed through the fabric into the mat. The ironed fabric is removed with the frame and cut off along the perimeter.

Na váhy vážící s přesností olespoň 0,1 g s kontinuálním odečítáním hmotnosti, umístěné v klimatizované místnosti o teplotě 20 °C a relativní vlhkosti ovzduší 65 % se umístí zkušební zařízení, do zásobníku se naleje destilovaná voda tak, aby hladina byla ve stejné úrovni s přepadem. Do osazení nádobky se vloží rámeček s textilií tak, aby jehličky směřovaly nahoru a spodní strana textilie byla v celé ploše ve styku s vodní hladinou.A weighing device weighing to an accuracy of at least 0,1 g with continuous weight reading, placed in an air-conditioned room at a temperature of 20 ° C and a relative humidity of 65% shall be placed with a test device. . A textile frame is inserted into the container fitting so that the needles are pointing upwards and the underside of the fabric is in contact with the water surface all over.

Deset minut se nechá ustálit a odečte se hmotnost zařízení s destilovanou vodou a vzorkem. Po dalších 30 minutách se znovu odečte hmotnost a z rozdílu se určí transport kapaliny do ovzduší plošnou textilií, rychlost ε = mi—rm (g . m^-2 . s^-1), kde mi je hmotnost zařízení s destilovanou vodou a vzorkem po ustálení stavu na počátku měření a m2 je hmotnost téhož na konci měření, tj. v čase 30 minut od počátku měření.Allow to equilibrate for ten minutes and read off the weight of the apparatus with distilled water and the sample. After a further 30 minutes, the mass is read again and the difference is to determine the transport of liquid into the air through the fabric, the speed ε = mi — rm (g. M ^-2 . S ^-1 ), where mi is the mass of the distilled water device at the beginning of the measurement and m2 the mass is the same at the end of the measurement, ie at 30 minutes from the beginning of the measurement.

IAND

Příklad 2Example 2

Způsob měření a upínání textilie je shodný s příkladem 1, avšak měření probíhá při teplotě 37 °C a relativní vlhkosti 80 %. Druhá hodnota hmotnosti se odečítá po 60 minutách.The method of measuring and clamping the fabric is the same as in Example 1, but the measurement is carried out at a temperature of 37 ° C and a relative humidity of 80%. The second weight value is read after 60 minutes.

Příklad 3Example 3

Zkoušená textilie se ponoří na dobu 60 minut do destilované vody. Potom se popsaným způsobem v příkladu 1 textilie najehlí, odstřihne, vloží do měřicího zařízení a odečte se hmotnost zařízení s destilovanou vodou a vzorkem při teplotě 20 °C a relativní vlhkosti 65 °/o. Po 30 minutách se opět odečte hmotnost a z rozdílu obou hmotností se určí rychlost e(g.m’².s^_1] obdobně jako v příkladu 1.The test fabric is immersed in distilled water for 60 minutes. Then, as described in Example 1, the fabric is ironed, cut, placed in the measuring apparatus and the weight of the apparatus with distilled water and the sample is read at a temperature of 20 ° C and a relative humidity of 65 ° / o. After 30 minutes, again subtracted from the weight difference between the two weights is determined speed e (gsm ² .s ^_1] similarly as in the Example 1.

Claims

1. A method for determining the rate of liquid transfer through a fabric interfaced from a liquid phase to the atmosphere by contacting a sample of the fabric to be tested with one side on its underside and across its entire surface in contact with the test liquid; for example, distilled water, in an auxiliary device located in an air-conditioned space, the weights of the auxiliary device with the test liquid and the sample are determined at at least two five to sixty minute intervals and the evaporation rate is calculated from them.

vynalezu

Device for carrying out the method according to claim 1, characterized in that it comprises a support frame (1j), for example in the form of a square of 10 cm side, perpendicular and circumferentially fitted with at least four needles (2) and filled with a grid (11). (3) with a shoulder (4) for detachable connection to a frame (1) forming a container provided with a liquid container (5), an inlet opening (6) at the bottom and an overflow opening (7) in its upper part which is connected to the catcher (8) for overflowing liquid, from the cover (9) of the reservoir (5) and the cover (10) of the sump (8).

1 sheet of drawings