Внешние параметры материалов и изделий

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):

Po = m/V, (5.1)

где m — 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 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/см³):

p = m/V, (5.2)

где m — 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: ве плотность максимальна при температуре 3,98 °С (4 °С) и уменьшается с повышением и понижением температуры.

Плотность используют для определения пористости материалов. Пористость (%):

П = 100, (5.3)

где р₀ — объемная масса, г/см³; р — плотность, г/см³.

Часто в качестве характеристики изделия используют относительную плотность, которая представляет собой отношение плотности рассматриваемого материала или изделия к плотности другого (условного) вещества при определенных условиях. Условным веществом обычно принимают дистиллированную воду. 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.