Свойства товаров

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Свойства товаров

Свойства готовых изделий, срок службы и поведение их при транспортировании, хранении и эксплуатации зависят прежде всего от природных свойств исходного сырья, а также структуры и свойств, приобретенных изделиями в процессе технологической обработки. Свойства материалов и готовых изделий по их природе делят на химические, физические, физико - химические и биологические.

1. Понятие о свойствах товаров и их классификация

Свойство - это объективная особенность продукции, проявляющаяся при ее создании, эксплуатации или потреблении. Свойства принято группировать по определенным признакам. В зависимости от количества характеризуемых особенностей свойства бывают сложные и простые. В товароведении имеют место существенные различия в структуре и характеристике свойств и материалов изделий.

Свойства материалов и готовых изделий могут подразделяться по их природе, а также в зависимости от того, какую из особенностей товара они характеризуют. Для материалов как правило определяют и оценивают показатели физических, химических и микробиологических свойств. В изделиях, кроме того, важными свойствами выступают комплектность, универсальность, трансформируемость, габаритность (ее изменяемость - складные изделия), равноресурсность материалов (в изделии) и их взаимозаменяемость.

Сложные свойства состоят из групп свойств, которые включают в себя подгруппы свойств и простые свойства. Например, тепловое сопротивление текстильных материалов, от которого зависит способность одежды защищать человека от неблагоприятных воздействий окружающей среды, является сложным свойством. Оно определяется теплопроводностью вещества волокон, из которых состоит материал, и теплоотдачей с поверхности материала.

Эстетические свойства являются сложными свойствами, они подразделяются на свойства, определяющие информационную выразительность, целостность композиции, рациональность формы и совершенство производственного исполнения.

Каждое из этой группы свойств делится на простые свойства. В зависимости от природы свойства делятся на химические, физические, биологические и смешанные.

К химическим свойствам относится реакция на действие воды (растворимость в воде, водостойкость), оснований, кислот, окислителей, восстановителей, растворителей, различных химических сред и др.

К физическим свойствам относятся: механические, термические, оптические, акустические, электрические и электромагнитные. Биологические свойства характеризуют устойчивость материалов и изготовленных из них изделий к повреждаемости микроорганизмами, насекомыми, грызунами.

К смешанным свойствам относятся физико-химические, биохимические и др. К физико-химическим относятся свойства, проявление которое сопровождается физическими и химическими явлениями в различных условиях. Важнейшими физико-химическими свойствами являются сорбционные, диффузионные, проницаемости и др. От физико-химических свойств зависят назначение и функционирование материалов и изделий в различных условиях производства и эксплуатации. Их учитывают при оценке качества тканей, кожи, древесины, строительных материалов и других изделий.

Устойчивость товаров, особенно органического происхождения, к действию микроорганизмов определяется при оценке их качества. Плесневые грибы и гнилостные бактерии разрушают органические материалы и изделия, за исключением некоторых видов пластических масс. Степень повреждения материалов микроорганизмами зависит от условий окружающей среды - влажности, температуры, значения рН. Известно, что с повышением влажности и температуры окружающей среды (до 2О-4О°С) гнилостные процессы ускоряются. Изделия, в которых протекают эти процессы, теряют блеск, прочность, изменяются их внешний вид, окраска; иногда изделия могут полностью разрушиться. Для повышения стойкости материалов и изделий к воздействию микроорганизмов и придания им противогнилостных свойств их обрабатывают специальными антисептическими средствами - различными химическими веществами.

Знание биологических свойств товаров необходимо для выбора тары и упаковки, условий транспортирования, хранения и эксплуатации товаров (ухода за ними). Отдельные свойства исходных материалов и их показатели широко используются для характеристики готовых изделий и при оценке их качества. Они обуславливают поведение материалов и готовых изделий в процессе эксплуатации, транспортирования, хранения и ухода.

Технологические свойства характеризуют поведение исходных материалов в процессе производства из них изделий. Так, к технологическим свойствам тканей относятся так называемые пошивочные свойства, показателями которых являются: прорубание иглой, сопротивление раздиранию и др.; для древесины - способность к изгибу. В процессе эксплуатации (потребления) одни свойства товаров могут способствовать удовлетворению потребности, а другие - нет. Поэтому возможно их деление на положительные и отрицательные. Так, к отрицательным свойствам могут быть отнесены шум электробытовых машин, электризуемость тканей, одежды.

2. Физические свойства товаров и методы их определения

К физическим относятся внешние параметры изделий, а также механические, термические, оптические, акустические и электрические свойства материалов и изделий. Физические свойства учитываются при оценке качества товаров, определении сроков службы и условий хранения, эксплуатации (потребления) и утилизации. Размеры, массу, объемную и насыпную массу, массу 1 м2, удельный вес, плотность относят к внешним параметрам материалов и изделий. Структурные характеристики часто получают, сочетая размеры и массу. Например, основным параметром структуры нитей является линейная плотность нитей (толщина). Для тканей большое значение имеют показатели заполнения: линейное, поверхностное, объемное (пористость). Основные размеры - длина, толщина, ширина, высота и глубина.

Масса - один из основных физических параметров товара. Масса материалов и готовых изделий широко используется при характеристике и оценке качества многих товаров. Для некоторых товаров этот показатель регламентируют нормативными и техническими документами. Например, масса спортивных товаров является строго нормируемым показателем. Так, масса спортивной гранаты должна быть 300, 500 и 750 г, диска - 500, 750, 1000, 1500 и 2000 г, копья - 500, 600 и 800 г. По массе можно судить о природе материала, особенностях его строения (плотности, пористости), а также о таких свойствах материалов и готовых изделий, как водопоглощение, теплопроводность, прочность и др. Масса учитывается при разработке конструкций изделий, упаковке, транспортировании и хранении товаров. Например, масса автомобиля предопределяет эффективность создания тормозной системы.

Массу гигроскопических изделий определяют с учетом относительной влажности и температуры воздуха, а также влажности самого материала. Для этих материалов принято нормировать кондиционную массу, которую обязательно указывают на упаковке Объемная масса - масса единицы объема пористых тел (г/см3): Юо = m/V, (ф.1) где т - масса материала или изделия, г; V - объем пористого материала или изделия, см3.

Объемные массы различных материалов не одинаковы и зависят от природы и характера строения вещества. Значение объемной массы часто определяет прочность, теплопроводность, водопоглощение и другие показатели. С повышением пористости объемная масса уменьшается. Минимальной объемной массой обладают теплоизоляционные материалы - пенополистирол, пенопласт, синтепон и др. Плотность, размеры и форму частиц можно характеризовать насыпной массой - комплексным показателем, определяющимся собственно массой, плотностью и размером. Например, у вещества с уменьшением размера частиц увеличивается насыпная масса. Этот показатель учитывают при дозировке и отпуске сыпучих веществ, определении загруженности транспорта и заполнении объема хранилища.

По поверхностной плотности, т.е. массе 1 м2, характеризуют рулонные и листовые материалы - ткани, кожу, пленки, бумагу, картон, обои. По этому показателю отличают, например, картон от бумаги: продукция массой 1 м2 до 250 г является бумагой, а более 250 г - картоном. Ткани в зависимости от массы 1 м2 (поверхностная плотность) имеют разное назначение. Так, масса 1 м2 бельевых тканей от 70 до 190 г, а костюмных - от 220 до 400 г. Масса 1 м2 материала должна определяться при постоянной относительной влажности и температуре воздуха.

Плотность - это физическая величина, определяемая отношением массы материала (изделия) к занимаемому им объему (г/см ): Р= m/V, (ф. 2) где т - масса тела, г; V- объем тела, см3. Плотность характеризует определенный материал и зависит от химического состава, степени чистоты, наличия примесей, а также температуры и давления. Плотность материала, как правило, уменьшается с возрастанием температуры (вследствие теплового расширения) и увеличивается с повышением давления. Исключение составляет вода: ее плотность максимальна при температуре 3,98°С (4°С) и уменьшается с повышением и понижением температуры. Плотность используют для определения пористости материалов.

Относительную плотность газов выражают по отношению к сухому воздуху, кислороду или водороду, взятым при тех же условиях, что и рассматриваемый газ, или в так называемом нормальном состоянии. Относительную плотность можно также рассматривать как отношение массы данного материала к массе условного вещества, взятого в том же объеме при определенных условиях. Относительная плотность одного и того же материала имеет различные числовые значения в зависимости от того, при какой температуре плотность воды принята за условную единицу.

Относительную плотность жидких и твердых материалов принято выражать отношением плотности материала при нормальной температуре (20°С) к плотности дистиллированной воды при температуре 4°С. С достаточной точностью плотность воды при температуре 4°С можно принять равной 1 г/см3, т. е. относительная плотность материала численно совпадает с его плотностью при температуре 20°С, выраженной в граммах на кубический сантиметр.

Механические свойства и их показатели имеют большое значение при оценке качества материалов, обосновании выбора их для изделий, разработке конструкции изделия и параметров технологического процесса его изготовления. В процессе изготовления и эксплуатации материалы и изделия испытывают действие различных усилий (сил).

Приложение к материалу внешних усилий называют нагрузкой, а их снятие - разгрузкой.

Усилия различают по площади приложения, характеру действия на материалы во времени и по направлению, числу циклов воздействия и др.

По площади приложения нагрузки бывают распределенные и сосредоточенные. Распределенные нагрузки делят на поверхностные и объемные.

Поверхностные нагрузки прилагаются ко всей поверхности материала, например аэродинамическая нагрузка на кузов автомобиля.

Объемные нагрузки распределены по всему объему тела, например ,сила тяжести и сила инерции.

Сосредоточенные нагрузки прилагаются к малой площадке (точке), например при проколе иглой материал испытывает сосредоточенную нагрузку. По характеру действия на материалы и изделия нагрузки бывают статические и динамические.

Статические нагрузки, прикладываемые к материалу, действуют непрерывно в течение сравнительно длительного времени.

При динамических нагрузках на материал действуют силы, которые изменяют свое значение или направление. Так, подвесное устройство люстры испытывает статическую нагрузку, а на гвоздь при его забивании молотком действует динамическая нагрузка.

Явление изменения линейных и угловых размеров мате риалов и изделий называется деформацией. Деформация являете следствием изменения средних расстояний между частицами (молекулами, атомами, ионами) вещества тела. Деформация материала зависит от значения и вида нагрузки, внутреннего строения, формы и характера расположения отдельных частиц, сил межмолекулярного и межатомного сцепления.

Полная деформация материалов и изделий слагается из обратимой (упругой и эластической) и необратимой (пластической). При обратимой деформации первоначальное состояние и размеры тела полностью восстанавливаются сразу после разгрузки.

Деформация считается необратимой, если тело после разгрузки не получает исходные размеры. Составные части полной деформации под действием внешней силы начинают развиваться одновременно, но с различными, присущими им, скоростями.

Упругая деформация мгновенно исчезает после разгрузки. Упругая деформация возникает потому, что под действием внешней силы происходят небольшие изменения средних расстояний между частицами материалов, между соседними звеньями и атомами в макромолекулах. При этом межмолекулярные и межатомные связи сохраняются, а валентные углы немного увеличиваются. Эти изменения приводят к тому, что упругая деформация вызывает увеличение объема деформируемого тела. Упругая деформация распространяется со скоростью звука в данном материале, она свойственна материалам не только кристаллического строения, возникает и у материалов аморфного упорядоченного строения, например, стекла, когда взаимодействие между частицами тела велико.

Эластическая деформация возникает, когда под действием внешних факторов происходят изменения конфигурации макромолекул материала, а также их перегруппировка. У некоторых полимерных материалов, например, каучука, эта деформация может достигать нескольких сотен процентов и потому называется высокоэластической. Под действием внешней силы макромолекулы переходят в более распрямленное состояние и ориентируются по направлению Действия сил. Для подобной перегруппировки требуется значительное время.

Эластическая деформация чаще проявляется у изделий на основе высокомолекулярных органических соединений (полимеров) и материалов (кожа, ткани, каучук и др.). Значение этой деформации важно для эксплуатации одежды, с ней связаны сминаемость и распрямление тканей. Ткани с высокой эластической деформацией характеризуются хорошей износостойкостью. Релаксация эластической деформации является одной из причин усадки текстильных материалов - их укорочения при смачивании и нагревании, в частности при стирке и других влажно-тепловых воздействиях. Пластическая деформация остается в материале после разгрузки. В этом случае в материале происходят необратимые смещения звеньев макромолекул на большие расстояния. При развитии этого вида деформации у полимерных материалов макромолекулы преодолевают значительные межмолекулярные связи, поэтому эта деформация развивается медленнее, чем эластическая. У кристаллических материалов пластическая деформация связана с нарушением кристаллической структуры.

Пластическая деформация необратима, так как после удаления внешней силы отсутствуют причины ее исчезновения. В зависимости от того, какие виды деформации в большей степени проявляются в материале, их условно делят на пластичные и хрупкие. Для пластичных материалов характерно явление текучести, когда при определенных нагрузках материал начинает деформироваться под действием постоянной (не увеличивающейся) нагрузки. Отсутствие текучести проявляется как хрупкость. Типичными представителями пластичных материалов являются незакаленные углеродистые и легированные стали, медь, свинец, алюминий, глина, а хрупких - чугун, закаленная легированная сталь, стекло.

Материалы, в которых проявляется в основном упругая деформация и ничтожно малы другие виды деформации, называются упругими. Важно знать, каковы соотношения упругой и пластической деформаций и их природу.

В зависимости от направления приложенной внешней различают деформации растяжения, сжатия, изгиба, сдвига, кручения и др.

Деформация растяжения характеризуется изменением размеров материала под действием продольных (растягивающих) Она проявляется при эксплуатации тканей, кожи, одежды, обуви, строительных материалов и др. Различные материалы неодинаково реагируют на растяжение, что позволяет судить о специфике их свойств. При одних и тех же значениях нагрузки деформация не одинакова. При разгрузке наблюдается большее удлинение материала, чем при нагружении. Кривая разгружения в этом случае не совпадает с кривой нагружения. При этом образуется петля гистерезиса. Площадь петли гистерезиса характеризует затраты энергии на нагревание материала и преодоление сил трения между отдельными частицами при переходе их в первоначальное состояние. Для упругих материалов петля гистерезиса имеет вид замкнутой кривой. Если тело при растяжении пластически деформируется, то потеря энергии необратима, и при каждом повторном нагружении начало кривой растяжения перемещается из одной точки в другую. При этом повышается жесткость и уменьшается пластичность материала. Это необходимо учитывать при выборе материала для изготовления изделий.

Деформация сжатия важна для хрупких материалов. Ее можно рассматривать так же, как деформацию растяжения, но с обратным знаком. При деформации сжатия в отличие от растяжения увеличиваются поперечные размеры и уменьшается длина образца. Основной показатель деформации сжатия - разрушающее напряжение, вычисляемое по той же формуле, что и для растяжения. Некоторые материалы (кирпич, цемент и др.) по этому показателю делят на марки. Хрупкие материалы разрушаются внезапно, без остаточных деформаций. Пластические материалы разрушаются постепенно, характеризуются большими остаточными деформациями.

Деформации изгиба - это вид деформации, характеризующийся искривлением оси или срединной поверхности деформируемого объекта под действием внешних факторов. Они проявляются при эксплуатации одежды, обуви, строительных материалов. Если на середину бруса, лежащего на двух опорах, действовать сосредоточенной нагрузкой, то в выпуклой части наблюдается деформация растяжения, а в вогнутой - деформация сжатия; в зоне нейтрального слоя деформации нет. Деформация изгиба характеризуется стрелой прогиба. При этом напряжение сжатия в вогнутой части бруса постепенно уменьшается до нейтрального слоя, в котором не наблюдается никаких напряжений. Ниже этого уровня возрастает напряжение растяжения. Значения напряжений растяжения и сжатия зависят от изгибающего момента, модуля упругости материала, места расположения и удаления определенной части от нейтральной линии и от радиуса кривизны. Деформация в слое, отстоящем от нейтрального слоя, прямо пропорциональна этому расстоянию и обратно пропорциональна радиусу кривизны нейтрального слоя. Если слой имеет большую толщину, а радиус кривизны мал, возникают значительные напряжения и материал разрушается. Деформации сдвига проявляются в местах соединений деталей, когда две равные силы (Q) действуют в противоположном направлении и расположены в двух близких поперечных сечениях.

Деформация сдвига определяется углом сдвига. Если сдвиг частиц тела происходит в одной плоскости, то деформация называется срезом. Деформация сдвига частично связана с деформациями кручения и изгиба и, как правило, предшествует им. Значение, на которое сечение сместилось относительно соседнего, называется абсолютным сдвигом. Деформация кручения - вид деформации, характеризующийся взаимным поворотом поперечных сечений стержня, вала, нити под влиянием моментов (пар сил), действующих в противоположных направлениях в плоскости этих сечений.

Деформация кручения сообщается волокнам и нитям. Скрученность характеризуется круткой, углом наклона волокон или нитей к продольной оси и направлением крутки (правая, левая). Напряжение при кручении в определенной точке стержня пропорционально ее расстоянию до центра сечения. Наибольшее напряжение испытывают поверхностные слои материала, а наименьшее - внутренние. По значению деформации судят о механических свойствах материалов и изделий: пластичности, упругости, прочности, твердости, хрупкости, выносливости, износостойкости и др. Пластичность - свойство твердых тел необратимо деформироваться под действием механических нагрузок.

Пластичность определяет возможность технологических операций обработки материалов давлением (ковки, проката и др.).

Упругость - свойство материала или изделия полностью восстанавливать сразу после разгрузки взаимные положения частиц (размеры тела), которые были до нагрузки. Показателем, характеризующим способность материала упруго сопротивляться нагрузим, является модуль упругости Е (МПа).

Прочность - способность материала выдерживать действие внешних факторов до предельного состояния (разрушения). Как изустно, под действием нагрузки в материале возникают внутренне напряжения, которые могут привести к разрушению или появлению в материале недопустимой пластической деформации (предельного состояния). Исходя из вида деформаций различают прочить при растяжении, сжатии, изгибе, кручении, ударе и др. При изгибе, кручении, сдвиге в отдельных участках материала имеет место деформаций растяжения. Поэтому наиболее часто определяются именно прочностные характеристики при растяжении. На реакцию материала на растяжение существенно влияют размеры и форма образцов, а также скорость увеличения нагрузки и условия среды. При большой длине образцов заметнее влияние неравномерности материала и его релаксационные особенности, поэтому показатели механических свойств материала могут искажаться. В стандартах на методы испытаний материалов и изделий нормируются размеры образца и параметры испытания. Например, хрупкие материалы (стекло, фарфор, чугун) лучше переносят сжатие, чем растяжение, изгиб, удар. Прочность материалов и изделий можно оценивать в абсолютных и относительных единицах.

К характеристикам прочности относятся разрывная нагрузка, разрывное напряжение, разрывное удлинение, работа разрыва, усталостная прочность, стойкость к истиранию, стойкость к растяжению и изгибу и др. Значения некоторых показателей регламентируются стандартами. По этим показателям можно судить о режиме изготовления изделий и их поведении при эксплуатации.

Нагрузка, при которой материал разрушается, называется разрывной. Показатель разрывной нагрузки определяют непосредственно на разрывной машине в момент разрыва материала. Разрывная нагрузка используется для общей оценки прочности без уточнения конкретных условий использования материала. Так, разрывная нагрузка является показателем механических свойств ткани.

Разрывное напряжение позволяет сравнивать прочность различных материалов в недеформированном состоянии.

Абсолютное разрывное удлинение представляет собой приращение длины растягиваемого образца к моменту его разрыва и выражается в единицах длины (километрах, метрах, миллимах и др.). Показатель абсолютного разрывного удлинения используется при выборе материала, удлинение которого не превышает конкретного значения при нагрузке до разрыва.

Относительное разрывное удлинение определяют как отношение абсолютного разрывного удлинения к начальной длине пробы. Этот показатель используется при общей оценке свойств материалов и изделий без уточнения конкретных условий их применения и тогда, когда требуются материалы с определенным удлинением. Показатели разрывного удлинения учитываются при оценке качества ниток, тканей, канатов, тросов, проволок, пленок, бумаги и других товаров.

Выносливость представляет собой число циклов воздействия, которые выдерживает материал до своего разрушения. Эта же характеристика, но выраженная временем, в течение которого проводились многократные воздействия, называется долговечностью. Предел выносливости - наибольшее значение деформации в каждом цикле, при котором материал выдерживает (заметно не изменяя своих свойств) очень большое число циклов воздействия.

Твердость - способность материала сопротивляться проникновению в него другого, более твердого тела. Твердость материала зависит от его природы, строения, геометрической формы, размеров и расположения атомов, а также сил межмолекулярного сцепления. Твердость определяет способ формования и обработки материалов, а также назначение изделий. Например, режущий инструмент должен иметь более высокую твердость, чем обрабатываемый материал. Твердость оказывает влияние на сохранение внешнего вида изделий. Так, твердая глазурь фарфора не должна царапаться ножом. Для одних товаров твердость является показателем функциональных свойств (инструменты, ножевые изделия), для других - показателем надежности, а твердость глазури фарфоровых и фаянсовых изделий обусловливает их гигиенические свойства.

Теплофизические свойства материалов и изделий характеризуют их реакцию на действие тепловой энергии. Они включают в себя способность проводить (теплопроводность, температуропроводность), поглощать тепло (теплоемкость), способность сохранять или изменять свойства при изменении температуры (тепло-, термо- и морозостойкость, огнестойкость). Показатели этих свойств используются для характеристики различных материалов и изделий, а также для определения их назначения- Теплоемкость показывает, какое количество теплоты необходимо для повышения температуры материала на 1 К. Теплопроводность характеризует способность материала проводить тепло при разности температур между отдельными участками материала. Она зависит от химического состава, плотности, пористости, температуры и влажности материала. Наибольшую теплопроводность имеют материалы высокой плотности. С увеличением пористости теплопроводность падает, т.е. материалы с большим количеством пор обладают низкой теплопроводностью. С повышением влажности материала теплопроводность пористых материалов возрастает, так как поры заполняются водой, а теплопроводность воды в 24 раза выше, чем воздуха. При увеличении скорости воздушного и теплового потоков и давления теплопроводность повышается. Теплопроводность оценивается коэффициентом теплопроводности А [Вт/(м2-К)], который характеризует интенсивность теплопередачи и показывает, какое количество теплоты проходит за 1 ч через 1 м2 материала толщиной 1 м при разности температур верхней и нижней поверхностей материала 1 К.

Для некоторых материалов, используемых для изготовления одежды и обуви, наиболее важны обратные показатели теплопроводности: тепловое сопротивление, теплозащита. Материалы с малым коэффициентом теплопроводности (вата, мех, пенополиуретан) используют в качестве утеплителей при изготовлении зимней одежды, утепленной обуви.

Термическое расширение характеризует способность материала изменять размеры при изменении температуры. Учитывается при оценке качества материалов и изделий, которые эксплуатируются при резких изменениях температуры (режущий инструмент, стеклянная и керамическая посуда). Если материал имеет большое термическое расширение, то при резких колебаниях температуры изделие может разрушиться. Термическое расширение должно учитываться при производстве двухслойных материалов и изделий (глазурованных и эмалированных изделий, стеклоизделий с нацветом). Термическое расширение основного материала и эмали или основной и цветной стекломассы должно быть по возможности одинаковым.

Различают коэффициенты линейного и объемного расширения в определенном интервале температур. Коэффициент определяют на специальных приборах - дилатометрах. Увеличение коэффициента линейного расширения отрицательно влияет на термическую стойкость материалов. Материалы с высоким коэффициентом термического расширения (стекло и стеклоизделия) при незначительных колебаниях температуры разрушаются.

Теплостойкость (термостойкость) характеризует способность материалов и изделий сохранять свойства при повышенных температурах. Теплостойкость определяет стойкость материала к термической деструкции. Она оценивается по изменению свойств после нагревания и выдержки в нормальных условиях. Термостойкость имеет значение при оценке качества товаров, которые при эксплуатации подвергаются резкому нагреванию и охлаждению (стеклянная и керамическая посуда, режущий инструмент и др.). Она влияет на режим технологической обработки, условия эксплуатации, долговечность изделий. Термостойкость изделий зависит от химического и минералогического состава, степени однородности, разрушающего напряжения, коэффициента температурного расширения, коэффициента теплопроводности, коэффициента теплоемкости, модуля упругости, пористости, толщины, формы изделий, а также состояния поверхности изделия, наличия внутренних и наружных дефектов, острых граней и плавных переходов и других факторов, т.е. имеет сложную зависимость. Термостойкость тем больше, чем выше теплопроводность, механическая прочность и ниже модуль упругости и температурный коэффициент расширения. В последнем случае при резких колебаниях температуры в материале возникают внутренние напряжения, приводящие к его разрушению. С повышением пористости материала, если при этом не снижается прочность, термическая стойкость возрастает. По термостойкости материалы и изделия разделяются на термостойкие и жаростойкие. К термостойким относят материалы, предназначенные для эксплуатации при температуре 250-400°С.Например, термостойкое текстильное волокно кевлар применяется для изготовления специальной одежды для пожарников, литейщиков.

Жаростойкие материалы сохраняют свои эксплуатационные показатели при температуре 2000- 2500°С.

Огнестойкость определяет стойкость материалов и изделий к воздействию пламени огня, зависит от природы материала. По степени огнестойкости все материалы делят на негорючие, трудносгораемые и легкосгораемые. К негорючим относятся материалы, которые не горят открытым пламенем, не тлеют и не обугливаются: металлические и силикатные материалы и изделия из них и некоторые виды пластических масс. Материалы, которые при действии огня воспламеняются с трудом, тлеют и обугливаются, относятся к трудносгораемым (шерсть, кожа и др.). Материалы и изделия, которые быстро воспламеняются и продолжают гореть и тлеть при удалении из пламени, относятся к легкосгораемым (хлопок, древесина, бумага и др.).

Оптические свойства - свойства, воспринимаемые в зрительных ощущениях. К основным оптическим свойствам относятся поглощение, преломление, отражение и рассеяние света. Они имеют значение при эстетической оценке качества товаров. Некоторые из этих свойств являются решающими при оценке качества, например, оптической системы фотоаппаратуры, биноклей. Оптические свойства определяются строением электронных оболочек атомов, из которых состоят молекулы материалов. Спектральный диапазон электромагнитного излучения света разделяют на диапазоны: ультрафиолетовый, видимый и инфракрасный.

Ультрафиолетовая часть спектра используется, например, для стерилизации воздуха, инфракрасная - в нагревательных приборах. Ультрафиолетовое излучение наиболее мощное, оно оказывает значительное на процессы химической деструкции материалов.

Световое излучение может проходить через материалы, отражаться, поглощаться, преломляться и рассеиваться в них. Непросвечивающий материал частично поглощает падающий на него световой поток, а частично его отражает. В просвечивающем материале значительная часть светового потока, кроме отраженного и поглощенного, проходит через него. Каждая часть светового потока характеризуется соответствующим коэффициентом (отражения, поглощения, пропускания), который является важным показателем и учитывается при оценке оптических свойств материалов и изделий.

Коэффициент пропускания характеризует отношение потока излучения, пропущенного материалом, к потоку излучения, упавшему на него. Коэффициент пропускания при различных частотах излучения имеет разные значения и зависит от строения материалов, температуры, окраски, состояния поверхности и других факторов. От поверхности материалов свет может отражаться.

Отражательная способность зависит от свойств поверхности. Гладкая или металлическая поверхность имеет высокую отражательную способность, появляется блеск - следствие упорядоченного отражения света, тогда как рассеянное отражение воспринимается как матовость.

Преломление света на границе сред разной оптической плотности принято характеризовать коэффициентом преломления п. Он определяется отношением скорости света в вакууме к скорости света в веществе материала. Значение этого показателя зависит от частоты падающего света. При увеличении частоты коэффициент преломления уменьшается. Материалы с высоким коэффициентом преломления дают «игру» света, связанную с разложением белого на спектральные цвета. Например, у стекла п = 1,3, а у алмаза - п = 2,5.

Одно из важных световых явлений - цвет. Цветовое ощущение возникает в результате воздействия на глаз электромагнитного излучения из диапазона видимого спектра с длиной волн от 380 до 760 нм. Известно, что каждой длине волны соответствует определенный цвет, плавно переходящий в другой:

Красный 760...620 нм

Оранжевый 620...590 нм

Желтый 590...560 нм

Желто-зеленый 560...530 нм

Зеленый 530...500 нм

Голубой 500...470 нм

Синий 470...430 нм

Фиолетовый 430...380 нм

Соседние волны сравнительно мало отличаются друг от друга, цвет изменяется постепенно. Кроме длины волны любой цвет характеризуется цветовым тоном, яркостью, светлотой и насыщенностью. Цветовой тон зависит от спектрального состава света, попадающего в глаз, по нему определяется цвет (красный, синий, желтый). Яркость и светлота - показатели количества световой энергии, отражаемой, пропускаемой или излучаемой телом. Яркость характерна для источников излучения, светлота - для предметов, отражающих свет. Чем цвет светлее, тем он одновременно ярче. Насыщенность цвета характеризует чистоту оттенка, отсутствие белесости. Насыщенность цвета не зависит от яркости или светлоты; она лишь выражает отношение между яркостями белого и цветного света, отраженного телом. Примером насыщенных цветов являются спектральные цвета, которые представлены узкой областью длин волн, без примеси других цветов. В зависимости от характера и интенсивности отражения света материалы могут приобретать ахроматические или хроматические цвета. При избирательном отражении лучей разных длин волн материал приобретает хроматический цвет.

Ахроматические цвета получаются при отражении материалом лучей всех длин волн спектра в одинаковом соотношении. Известно, что при полном отражении получается белый цвет, при полном поглощении - черный, при неполном - серый.

Для многих материалов и изделий важна степень отражения света, оцениваемая как белизна и определяемая по количеству отраженного света с помощью фотометров. Все цвета по зрительному восприятию человеком делятся на теплые и холодные. Теплые цвета - наиболее яркие, бодрящие, возбуждающие, оживляющие (красные, оранжевые, желтые и др.). Холодные цвета менее заметны, более спокойны (синий, фиолетовый, голубой и др.). Предметы теплых и насыщенных цветов кажутся более тяжелыми по сравнению с предметами холодных цветов. Спектральные цвета не исчерпывают всего богатства хроматических цветов, глаза человека способны различать несколько тысяч оттенков хроматических цветов. Различные оттенки спектральных цветов могут быть получены смешением их с белым цветом. Полученные цвета различаются соотношением белого и спектрально-чистого цвета. Чем чище и насыщеннее цвет, тем меньше примесей белого цвета он содержит.

Хроматические цвета определяются следующими показателями: длиной волны (цветовой тон), коэффициентом отражения (светлота), чистотой, насыщенностью (степень отличия хроматического цвета от серого, одинакового с ним по светлоте), значением светового потока (яркость) излучения и координатами цвета. Хроматические цвета определяют органолептически (по атласу цветов) или с использованием колориметров различных конструкций. В современных стандартах принято характеризовать цвет в координатах цвета, определение которых основано на теории трех-компонентности цветового зрения. Согласно этой теории любой хроматический цвет можно представить в виде определенной смеси трех цветов (красного, зеленого и синего). Под координатами цвета понимают долю каждого цвета. При смешении цветов в различных соотношениях глаза человека могут воспринимать большое разнообразие оттенков цвета.

Смешение цветов может быть получено двумя способами: аддитивным и субтрактивным (от лат.Additives- прибавленный; subtrano - извлекаю, удаляю).

При аддитивном смешении цветов на одно и то же место сетчатки глаза попадает одновременно или в быстрой последовательности несколько излучений различного цвета, а глаз воспринимает их как один цвет.

Субтрактивное смешение цветов происходит в тех случаях, когда излучение источника света перед попаданием на сетчатку глаз проходит последовательно через поглощающие или отражающие свет среды различного цвета. В этом случае цвет зависит от спектральной характеристики источника света и кривых спектрального пропускания и отражения поглощающих свет сред. Аддитивное смешение цветов используется в визуальных колориметрах для количественной оценки цвета и в цветном телевидении. На субтрактивном смешении цветов основаны цветовое кино, цветная фотография, цветная печать и др.

Свойства материалов и изделий излучать, проводить и поглощать звук называются акустическими.

Звук представляет собой упругие механические колебания, которые распространяются в виде волн в твердых, жидких и газообразных средах. При распространении звука возможны явления отражения, преломления, поглощения, рефракции звука, а также дисперсии, дифракции и интерференции. При попадании звуковой волны на границу двух сред с разным волновым сопротивлением происходит ее отражение, которое характеризуется коэффициентом отражения. Изменение направления распространения звуковой волны при переходе ее из одной среды в другую вызывает преломление. Явление преобразования энергии звуковой волны во внутреннюю энергию среды, в которой распространяется волна, называется поглощением звука. Оно обусловлено теплопроводностью, внутренним трением (вязкостью) и некоторыми релаксационными процессами, возникающими в среде при изменении ее давления и температуры в звуковой волне.

Явление поглощения звука используется для исследования внутренней структуры различных веществ, а также для звукоизоляции. Высокими звукоизоляционными свойствами характеризуются волокнистые и пористые материалы (войлок, асбест, вата). Эти свойства зависят от природы и структуры материала. Рефракция звука (изменение направления распространения волн в неоднородной среде) влияет на дальность и слышимость, а также на образование зон молчания (театр, мобильный телефон). В результате интерференции может происходить взаимное усиление или ослабление звука в зависимости от соотношения между фазами звуковых волн. В зависимости от частоты колебаний звук условно подразделяют на слышимый (16 Гц-20 кГц), способный вызывать слуховые ощущения при воздействии на орган слуха человека, инфразвук (частота менее 16 Гц), ультразвук (20 кГц-1 ГГц) и гиперзвук (частота более 1 ГГц).

Важнейшими физическими характеристиками звука являются скорость, звуковое давление, интенсивность звука и его спектральный состав. В связи со слуховыми ощущениями, вызываемыми слышимыми звуками, пользуются такими характеристиками звука, как громкость, высота и тембр.

Скорость звука представляет собой скорость распространения в среде упругих волн небольшой интенсивности (в метрах в секунду). Она зависит от природы и строения материала, а также температуры. Скорость звука в воздухе при температуре окружающей среды 0°С равна 331 м/с, в воде - 1400, в стали - 5000 м/с. С повышением температуры и давления скорость звука возрастает. С повышением температуры воздуха на 1°С скорость распространения звука в нем возрастает примерно на 0,6 м/с. В твердых телах скорость звука может отличаться в разных направлениях. Скорость звука в древесине вдоль волокон в 1,5 - 2 раза больше, чем в направлении поперек волокон.

Звуковое давление (Па) - возникает при прохождении звуковой волны в среде.

Интенсивность (сила) звука - это величина, определяемая энергией, переносимой звуковой волной сквозь поверхность, расположенную перпендикулярно направлению распространения волны: /= W/S. Единица измерения интенсивности звука в СИ - ватт на квадратный метр (Вт/м2). Субъективной характеристикой звука, связанной с его интенсивностью, является громкость звука, зависящая от частоты. С ростом интенсивности звука громкость возрастает по логарифмичекому закону. На этом основании вводят понятие уровня интенсивности звука L, который выражается в децибелах (дБ). Звук интенсивностью 10-3 Вт/м2 вызывает болевое ощущение. Интенсивность характеризует звук физически, а громкость - физиологически. Изменение уровня интенсивности звука на 10 дБ ощущается как двукратное изменение громкости.

Совокупность простых гармонических (синусоидальных) колебаний называется спектром звука. Спектр может быть сплошным и линейчатым. Сплошной спектр содержит гармонические составляющие со всевозможными частотами и воспринимается ухом как шумы. Звук линейчатого спектра характеризуется совокупностью периодических колебаний с определенным соотношением частот, например, музыкальные звуки, частоты составляющих колебаний которых являются целыми кратными числами частоты основного, наиболее медленного колебания.

Громкость звука является мерой силы слухового ощущения, вызываемого звуком. Она зависит от эффективного звукового давления и частоты звука. Для сравнения слуховых ощущений используют уровень громкости звука (фон)

Высота звука - условная характеристика музыкального, т.е. периодического или почти периодического звука, определяемая человеком на слух и связанная в основном с частотой звука. Звуки определенной высоты называются тонами. Гармоническое звуковое колебание называется простым тоном. Тон, который создает акустическая система, когда колеблется с самой низшей для нее частотой, называется основным тоном. С ростом частоты высота звука повышается. Звуковые частоты делятся на интервалы. За единицу интервала частот принята октава - внесистемная безразмерная единица частотного интервала. Одна октава равна частотному интервалу, при котором логарифм с основанием 2 отношения двух частот равен единице. Интервал имеет особое значение для музыкальных инструментов. Некоторые материалы, например древесина, обладают способностью усиливать звук без искажения тона (резонирующая способность). Наивысшей резонирующей способностью характеризуется древесина резонансной ели, кавказской пихты и сибирского кедра, это имеет значение при выборе древесины для изготовления дек музыкальных инструментов.

К электрическим свойствам относятся полярность поверхности, плотность заряда, удельное электрическое сопротивление, электризуемость, диэлектрическая проницаемость, электропроводность, электрическая прочность и др. Электрические свойства оказывают влияние на назначение материалов и изделий, определяют безопасность электро- и радиотоваров, бытовых машин, влияют на гигиенические свойства одежды и др.

Электризуемостьхарактеризует способность материалов к генерации и накоплению зарядов статического электричества. Электризация - процесс накопления зарядов, который возникает в результате нарушения контакта между двумя поверхностями; в результате происходит переход носителей зарядов (электронов или ионов) с одной контактирующей поверхности на другую. При трении электризация повышается из-за возникновения и нарушения контактов трущихся поверхностей. Электризуемость материалов оценивается полярностью, поверхностной плотностью заряда и удельным поверхностным сопротивлением. Полярность отражает знак [(+) или (-)] электрического заряда, возникающего на поверхности материала. Поверхностная плотность заряда (Кл/см2), характеризует электрический заряд, приходящийся на единицу площади.

Удельное электрическое сопротивлениер (Омм) характеризует способность материала к рассеиванию электростатических зарядов. Электризуемостъ материалов одежды при ее носке вызывает неприятные ощущения, возникновение электрических зарядов, прилипание изделия к телу, повышеннуюзагрязняемость. Поэтому показатели электризуемости имеют значение при оценке гигиенических свойств одежды.

Диэлектрическая проницаемость количественно характеризует способность диэлектрика поляризоваться в электрическом поле, она показывает, во сколько раз поле ослабляется диэлектриком. Электрическая проводимость (электропроводность) характеризует способность вещества проводить постоянный электрический ток под действием не изменяющегося во времени электрического поля.

В зависимости от удельной электрической проводимости все материалы условно делятся на проводники, диэлектрики и полупроводники.

Проводники характеризуются малым электрическим сопротивлением, высокой электропроводностью. К ним относятся серебро, медь и ее сплавы, алюминий, сталь и другие материалы, которые используют в качестве токопроводящих жил при производстве шнуров, проводов и других изделий. Самое низкое удельное электрическое сопротивление имеют серебро (0,016 Ом-см), медь (0,017 Ом-см), алюминий (0,028 Ом-см). Медь и алюминий широко используют в качестве токопроводящих жил проводов, шнуров и др. Диэлектрики характеризуются высоким удельным электрическим сопротивлением (от 1014 до 1022 Ом-см) и соответственно низкой электропроводностью, высокой диэлектрической проницаемостью и электрической прочностью. В них практически отсутствуют свободные заряды.

Полупроводники занимают промежуточное положение между проводниками и изоляторами. К ним относятся Si, Se, С, As, LgSn, Cu2O, AlSb и другие элементы, сплавы, оксиды, сульфиды и более сложные соединения. Полупроводники широко применяют для преобразования одного вида энергии в другой, переменного тока в постоянный, усиления колебаний, регулирования силы тока и напряжения, изменения температуры и освещенности помещений и др. Полупроводники также используют в производстве радиоприемников, телевизоров, холодильников.

Электрическая прочность - свойство диэлектриков, характеризуемое напряженностью электрического поля, при которой наступает электрический пробой, т.е. происходит резкое скачкообразное увеличение электрической проводимости. Электрический пробой завершается механическим разрушением диэлектрика. Это важная характеристика изоляционных материалов. При выборе проводников и диэлектриков кроме электропроводности и электрического сопротивления следует учитывать их прочность, гибкость, теплостойкость, разрывную длину и другие показатели. Известно, что электрическое сопротивление увеличивается с повышением температуры окружающей среды. Электропроводность полупроводников при понижении температуры уменьшается; при температуре, близкой к абсолютному нулю, резко возрастает электрическое сопротивление, и полупроводники становятся диэлектриками. Высокими электроизоляцион-ными свойствами характеризуются резина, стекло, фарфор, пластические массы и другие материалы, которые применяют для изоляции токопроводящих жил и Деталей в электронагревательных приборах и бытовых машинах.

Химические свойства товаров и методы их определения

Химические свойства материалов и изделий характеризуются их реакцией на действие различных химических веществ и окружающей среды. От этого зависят режим технологической обработки материалов и готовых изделий и сроки службы (годности, реализации). Химический состав и внутренняя структура определяют химические свойства вещества. Они формируются, в частности, в процессе технологической обработки. Объективно существует логическая цепь: химический состав - технология - структура - свойства изделия. Эту взаимосвязь химического состава и структуры со свойствами готовых изделий, факторами, оказывающими влияние на эти свойства изделий, изучают материаловедение и технология. Химический состав обуславливается, прежде всего, конкретными химическими элементами, соединенными в определенных количествах, а также порядком их соединения и распределения в пространстве. Химический состав важен для всех товаров. Он определяет пищевую ценность продуктов питания. Недостаток некоторых химических элементов в организме человека может вызвать, например, расстройство нервной системы, нарушение обмена веществ, заболевания пищеварительного тракта. Наличие даже незначительного количества токсичных элементов (олова, свинца, ртути, селена, мышьяка и др.) в продуктах питания может привести к отравлению и тяжелым заболеваниям. Количественное содержание компонентов в жидкой, твердой и газообразной смесях характеризуется концентрацией. Концентрация может быть выражена в массовых и молярных долях.

Массовая концентрация - это величина, равная отношению массы компонента к объему системы. Она выражается в кг/м3.

Молярная концентрация равна отношению количества компонента, выраженного в молях, к объему системы (чаще раствора): единица измерения - моль/м3. Концентрация может выражаться и в безразмерных величинах: массовая, объемная или молярная доля.

Массовая доля - величина, равная отношению массы компонента смеси к массе смеси. Например, при оценке качества текстильных материалов оценивают массовую долю волокон, составляющих текстильный материал. Массовая доля может выражаться в процентах или долях единицы.

Объемная доля характеризует состав смеси и равна отношении объема компонента смеси к объему смеси. Молярная доля равна отношению количества вещества компонента в молях к общему количеству молей вещества смеси. Комплекс потребительских свойств изделий предопределяет структурами всех уровней.

Уровни структуры располагаются иерархически: макроструктура, микроструктура, мезоструктура.

Макроструктура определяется строением твердых тел, которое видно невооруженным глазом или под лупой. Микроструктура видна под микроскопом. Характер микроструктуры (размеры, форма и взаимное расположение кристаллов) называет большое влияние на свойства материалов.

Мезоструктура характеризуется структурой и расположением элементарных частиц. Элементарные частицы - субъядерные частицы, т.е. мельчайшие частицы материи (например, электроны), которые не являются молекулами, атомами, ионами и др. Отдельные свойства и их показатели обусловлены преимущественно структурой уровня. Это обстоятельство вызывает необходимость оценки количественных зависимостей свойств от показателей соответствующих структур.

Как отмечалось выше, наиболее важными из химических свойств является реакция на действие воды (растворимость, водостойкость), кислот, щелочей, окислителей, восстановителей и растворителей, а также высокой или низкой температуры.

Отношение к действию воды (растворимость в воде, водостойкость) рассматривается при различной температуре в течение определенного времени.

Для одних товаров растворимость в воде является положительным свойством (моющие вещества), для других - отрицательным (пленочные покрытия). Растворимость влияет на прочность, сопротивление истиранию, защитную способность, прочность и способность к окраске и др. Так, прочность вискозных нитей и тканей при увлажнении снижается вдвое. Металлические изделия под действием влаги подвергаются коррозии, в результате снижается их прочность и ухудшается внешний вид. Синтетические волокна по сравнению с натуральными поглощают мало воды, что усложняет их крашение и нанесение печатного рисунка. Не растворимыми в воде (водостойкими) являются, например, силикатные товары (стеклянные, фарфоровые, фаянсовые), большинство пластических масс. Для повышения водостойкости некоторые изделия покрывают специальными пленками, пастами, красками и другими составами» Реакция товаров на воду имеет значение для определения условий эксплуатации, условий и сроков их хранения, транспортирования, вида и характера упаковки.