Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение «Средняя общеобразовательная школа № 40»
ИССЛЕДОВАНИЕ
ЯВЛЕНИЯ КАПИЛЛЯРНОСТИ
В ТЕКСТИЛЬНЫХ МАТЕРИАЛАХ
Автор:
Криволапов Павел
МАОУ «СОШ№40»
Старый Оскол - 2022
Актуальность исследования Углубление знаний по вопросам теории капиллярных явлений, проведение исследования капиллярных свойств текстильных материалов методом физического эксперимента. Привлечение внимания швейных фабрик области к вопросу разработки рекомендаций и добавлению символов гигроскопичности на этикетки текстильных материалов и изделий из них .
Цель исследования: определить качество впитывания жидкости в образцах текстильных материалов на основе явления капиллярности. Рассмотреть более подробно зависимость гигроскопичности некоторых образцов тканей от капиллярных явлений.
Задачи:
- Изучить источники информации по выбранной теме.
- Провести исследование свойств капиллярности в образцах тканей.
- Экспериментально доказать зависимость высоты поднятия жидкости в капиллярах от эффективного диаметра капилляра.
- Основываясь на результаты эксперимента, сравнить гигроскопические (влаговпитывающие) свойства выбранных образцов тканей.
- Проанализировать полученные в ходе исследования результаты.
- Разработать и внести предложение по изменению этикетки на изделиях из текстиля.
Методы исследования:
Анализ литературы.
Эксперимент.
Сравнение.
Анализ полученных результатов.
Практическая значимость исследования. Результат может быть использован производителями изделий из текстиля на территории Белгородской области, для создания маркировки тканей на основе их гигроскопичности.
Капиллярные явления объясняются поверхностным натяжением и смачивающей способностью жидкостей. Капиллярность текстильных материалов характеризуется высотой, на которую поднимается смачивающая жидкость по капиллярам. Капилляр – трубка с узким каналом
Проведение исследования
Для проведения эксперимента были выбраны шестьдесят образцов текстильных материалов разного состава и переплетения.
Время контакта с водой ‑ 20 минут.
Температура воды для исследования ‑ 36ᵒС.
Креп-атлас
Бязь
Штапель
Бифлекс
Микроскоп Celestron , увеличение 50х
Саржа
Ткани под микроскопом
Дополнительно большая часть образцов исследована с помощью микроскопа Celestron (увеличение 50х) с цифровой камерой.
Хорошо просматривается структура тканей и особенности переплетения нитей в образцах.
тик
бязь
марля
джинс
Расчет высоты подъема жидкости по капиллярам ткани
Сила поверхностного натяжения, действующая по окружности, где жидкость соприкасается со стенками капилляра:
F = σ2πr , r – радиус капилляра.
Сила тяжести, действующая на жидкость в капилляре:
F тяж = ρπr2hg ,
ρ – плотность жидкости;
h – высота столба жидкости в капилляре;
Жидкость прекратит подниматься, если
F тяж = F , т.е. ρπr 2 hg = σ2πr,
отсюда высота жидкости в трубке
h=2σ/ ρ ց r
Таблица диаметров и подъема жидкости по капилляру
№ образца
25
h, см
D, мм
26
1
12,5
Δ D, мм
2,87
27
28
0,594
14,5
0,229
0,005
29
3
0,198
0,004
30
1,5
0,957
0,070
1,915
31
5
0,268
0,575
32
0,5
1,5
0,027
33
5,74
4,5
1,915
0,268
34
0,638
0,011
9,5
35
0,032
0,5
0,302
36
5,5
5,746
0,008
2,336
0,522
0,022
Сравнительная диаграмма гигроскопичности тканей
Сравнительный анализ свойств гигроскопичности исследуемых образцов
№ бразца ткани
Название
22
Высота подъема, мм
Костюмная, вельвет, хлопок
2
гигроскопичность
16,5
Хлопок, клетка
46
100% хлопок
Комфортность ощущений
15,5
26
12,5
Хлопок, полиэстер
Полный комфорт
11
Полный комфорт
12,5
13
100% хлопок
Полный комфорт
12
Эластан, вискоза
3
Полный комфорт
Хлопок , полиэстер
9
11
10
Полный комфорт
10
100% хлопок
1
Бязь турецкая, 100% хлопок
9,5
Относительный комфорт
14
Относительный комфорт
7,3
Штапель
Средний комфорт
100% хлопок
23
4,5
Средний комфорт
Сорочечная, хлопок
15
4
3,5
Средний комфорт
Шерсть, вискоза
16
Средний комфорт
Подкладочная, 100% полиэстер
37
3
25
2,5
Средний комфорт
Сетка с блеском, 100% полиэстер
35
Драп, шерсть, полиэстер
1,5
Средний комфорт
Креп, 100% полиэстер
дискомфорт
1
4
Штапель
дискомфорт
0,5
дискомфорт
0,2
дискомфорт
дискомфорт
Заключение
На основании эксперимента разработаны критерии определения гигроскопичности ткани как одного из физических свойств, внесено предложение использовать символ гигроскопичности на этикетках изделий изготовленных из текстильных материалов
Критерии. Наибольший подъем жидкости по капилляру ткани 16,5-17 мм.
Будем исходить из того, что 70% от максимальной впитываемости (11,9 мм) обеспечивает полное ощущение комфорта, 58%-69% - относительного комфорта, 20%-57% - средняя комфортность и ниже 20% - дискомфортное состояние.
Если ткань хорошо смачиваемая – то , , а если плохо смачиваемая, –
Эти символы позволит потребителю более осознанно делать свой выбор при покупке товара.
Эскиз этикетки