المفهوم الأساسي وآلية مقاومة الجلد للماء

لطالما كان الطلب على المنتجات الجلدية واسعًا منذ العصور القديمة. يعود تاريخ استخدام الجلود إلى العصر الحجري القديم. في ذلك الوقت، كان أسلافنا قادرين على استخدام جلود الحيوانات في خياطة الملابس الجلدية. ومع التطور المستمر للتكنولوجيا، ازدادت احتياجات الناس للمنتجات الجلدية. من "الجلد الخام" البسيط إلى "الجلد المطبوخ"، إلى السعي لإنتاج جلود متعددة الاستخدامات ذات أداء ممتاز، مثل مقاومة الماء والزيت ومقاومة اللهب. في الوقت نفسه، شكّل ظهور الجلود الصناعية ذات الأداء المتميز تحديًا للجلد الطبيعي.

مقاومة الماء ميزة لا غنى عنها للجلد الحديث. جلود الملابس والجلود العلوية الأكثر استخدامًا مطلوبةالعزل المائييتزايد الطلب على الجلود يومًا بعد يوم. وقد أصبحت مقاومة الماء من سمات العديد من المنتجات الجلدية. وقد أدى انتشار استخدام مقاومة الماء إلى ظهور ثورة في هذا المجال، مما جعلها إحدى سمات الجلد نفسه. وقد طُوّرت اليوم العديد من تقنيات معالجة مقاومة الماء. وقد لخّصت هذه السلسلة بشكل منهجي محتوى أبحاث مقاومة الماء في الجلود من ثلاثة جوانب: مفهوم مقاومة الماء، وآلية مقاومة الماء، وتكنولوجيا معالجة مقاومة الماء. وتشرح هذه المقالة بشكل رئيسي مفهوم مقاومة الماء وآلية عملها.

1. المفهوم الأساسي للجلد المقاوم للماء

يكمن سرّ مقاومة الجلد للماء في منع الماء من اختراقه. ولأن الجلد نفسه محبّ للماء، فإن الجلد الطبيعي يُدبغ عادةً، ولا يمكنه منع هذه العملية. تتكون محبة الجلد للماء من ألياف كولاجين منسوجة في فراغ ثلاثي الأبعاد، وهناك عدد لا يُحصى من الأنابيب الشعرية ذات أقطار مختلفة بين الألياف. بعد الدباغة، تُضاف مواد كيميائية تُضيف مجموعات قطبية أكثر، مثل مجموعات الهيدروكسيل والكربوكسيل والأمين. وبفضل مبدأ التوافق المتشابه، يُمكن لهذه المجموعات القطبية أن تُشكّل رابطة مع الماء. اجمع.

بعد ملامسة الجلد للماء، أدى وجود عدد كبير من المجموعات القطبية إلى أن يصبح الجلد محبًا للماء ومبتلاً. في الوقت نفسه، مكّن وجود أنابيب رفيعة في الجلد الجلد من امتصاص الماء. وتكمن مقاومة الماء في منع حدوث العملية المذكورة أعلاه، لذا يمكن تلخيص مقاومة الماء في ثلاثة عوامل:

(1) لا ترطيب: منع خصائص سطح الفيبرين الظهاري، الذي يكون رطبًا على سطح الماء، هو مرجع الماء.

(2) عدم امتصاص الماء: وهو الأداء الذي يمنع الجلد من امتصاص الماء والتسلل إلى الداخل، أي حل الماء.

(3) الماء الدقيق: وهو أداء منع دخول الماء من جانب الجلد إلى الجانب الآخر، أي مقاوم للماء.

ما سبق هو ثلاثة جوانب للأداء المقاوم للماء. يجب أن يشمل الأداء المقاوم للماء هذه الجوانب الثلاثة، والتي تشير إلى قدرة الجلد على مقاومة امتصاص الماء ونفاذية الماء والبلل بالماء. ومع ذلك، فإن الأداء المقاوم للماء للجلد المقاوم للماء الحالي غالبًا ما لا يجمع بين الثلاثة. على سبيل المثال، على الرغم من أن بعض الجلود المقاومة للماء يمكن أن تكون مبللة على السطح، إلا أنها يمكن أن تمنع الماء من اختراق الجلد. الرفض؛ على الرغم من أن بعض الجلود المقاومة للماء لا يمكن أن تكون مبللة على السطح، فإن مقاومتها الديناميكية للماء ضعيفة. وجود هذه الظاهرة يجعل فهم الناس للجلد المقاوم للماء أكثر فوضوية. لإعداد جلد مقاوم للماء عالي الجودة، يجب علينا أولاً جعله ثابتًا ومقاومًا للماء ومقاومًا للماء ديناميكيًا. بناءً على ذلك، فإنه لا يقلل من الأداء الممتاز للجلد الطبيعي، وخاصة الأداء الصحي للجلد، بل ويجعل الجلد أكثر وظيفية.

ثانياً، آلية مقاومة الماء والجلد

من منظور المظهر، يمكن تقسيمه إلى طبقتين من الطلاء والجلد. بالنسبة لـ Cheng Demon، اعتدنا على تسميتها بـ League of Levy. الوصف السابق هو أن مقاومة الماء تشير إلى قدرة الجلد على مقاومة امتصاص الماء ونفاذية الماء والبلل بالماء. تتمثل الخطوة الأولى في مقاومة الماء في منع سطح الجلد من البلل على سطح الجلد، مما ينطوي على مشكلة الرطوبة على السطح الصلب. التفاعل بين البلل هو التفاعل بين السائل والصلب، والذي يتضمن ملامسة Qi والسائل والتضامن. التوتر السطحي لسطح التلامس ثلاثي الطور له توتر سطحي. يمكن الحكم على حدوث ظاهرة البلل من خلال التوتر السطحي: عندما يكون التوتر السطحي للسائل أقل من التوتر السطحي للصلب، يمكن للسائل تمديد الاستلقاء المسطح على السطح الصلب لتبليل الصلب. أثناء التوتر السطحي، سينكمش السائل على السطح الصلب على شكل قطرات ماء دون الانتشار والبلل، أي أن المواد ذات التوتر السطحي العالي لا يمكنها تبليل المادة ذات التوتر المنخفض. لذلك، لمنع نقع الجلد بالماء، يجب أن تكون التوتر السطحي للجلد أقل من التوتر السطحي للماء.

عادةً ما تُمثَّل درجة رطوبة المادة الصلبة بزاوية التلامس. شرح العالم البريطاني توماس يونغ هذه المشكلة عندما اقترح معادلة يونغ الشهيرة: عند التصاق السائل بسطح المادة الصلبة، يُمكن تمثيل درجة ترطيبها بزاوية التلامس θ (أو زاوية الترطيب): cosθ = vs -g-vl-g vs-l

في الصيغة ١: θ - الزاوية بين تقاطع الأطوار الثلاثة تشي-سائل-صلب، والزاوية بين الشد بين تشي-سائل وواجهة الغاز-الصلب؛ والشد السطحي بين السائل-تشي؛ والشد السطحي بين الصلب-السائل مقابل-l. انظر التفاصيل أدناه:

يوضح الشكل 1 مخططًا للعلاقة بين زاوية التلامس والتوتر السطحي. A هي حالة تبليل السائل والصلب، و B هي الحالة التي لا يكون فيها مبللاً. من خلال تحديد حجم زاوية التلامس، يمكنك تحديد تبليل السطح الصلب، والذي يكون عمومًا 90 درجة. كما هو موضح في الشكل 1 أ، التفاعل بين المواد الصلبة والسائلة المحبة للماء. زاوية التلامس θ <90 درجة، يوضع السائل على السطح الصلب، مما يدل على أن السائل سهل التبلل وصلب؛ يوجد اتجاه انكماش على السطح الصلب لتكوين قطرات سائلة كروية. تشير زاوية التلامس θ> 90 درجة إلى أن السائل ليس من السهل تبليل المادة الصلبة، أي التفاعل بين السطح الصلب الكاره للماء والسائل. كلما كانت زاوية التلامس أصغر، كانت قابلية التبلل أفضل؛ عندما تكون θ = 0 درجة، فهذا يشير إلى أن السطح الصلب مبلل تمامًا، وθ = 180 درجة غير مبلل على الإطلاق. لذلك، لجعل سطح الجلد غير رطب ومانع للماء، من الضروري تلامسه بزاوية θ> 90 درجة، ويمكن تحقيق ذلك عن طريق تقليل التوتر السطحي لسطح الجلد. بالإضافة إلى تغيير زاوية التلامس لمنع تبلل سطح الجلد، تجدر الإشارة أيضًا إلى أن الجلد نفسه يتكون من ألياف كولاجينية، أي أن لديه سعة لا حصر لها بأقطار مختلفة. من السهل جدًا حدوث ظاهرة الشعيرات الدموية، مما يزيد من معدل امتصاص الجلد للماء. لذلك، من الضروري جعل الجلد مقاومًا للماء، ويجب أيضًا مراعاة تحسين الأداء الليفي الكاره للماء للجلد.

الظاهرة الشعرية هي لأن قوة الالتصاق والتكثيف لطبقة الالتصاق الجزيئية تجعل سطح السائل منحنيًا. وفي الوقت نفسه، فإن وجود التوتر السطحي يسبب ضغطًا إضافيًا على سطح السائل المنحني، مما يجعل السائل منحنيًا سطح السائل والسائل الموجود أسفل سطح السائل الأفقي. فرق الضغط. يؤدي فرق الضغط هذا إلى ارتفاع أو انخفاض السائل في الأنبوب الشعري، مما يعوض الضغط الإضافي، وبالتالي يوازن فرق الضغط. يرتفع السائل في الأنبوب الشعري أو ينخفض. ويمكن الحكم على ذلك من خلال معادلة يونغ لابلاس. تصف معادلة يونغ لابلاس العلاقة بين الضغط الإضافي للسائل المنحني والتوتر السطحي ونصف قطر انحناء السائل، كما هو موضح في النوع 2. △ P = γ (1 R1 + 1 R2) النوع 2: △ P - فرق الضغط بين داخل وخارج سطح السائل؛ معامل التوتر السطحي γ؛ R1 و R2 - نصف قطر انحناء السائل الرئيسي. انظر التفاصيل أدناه:

كما هو موضح في الشكل 2 أنظمة التعايش ثلاثية الطور α و β و σ في سعة الأنبوب الشعري. إذا حدث توازن ثلاثي الطور في الأنبوب الشعري بنصف قطر R، فإن زاوية اتصال α هي θ. في الرسم التخطيطي لمعادلة يونغ لابلاس، إذا كانت θ <90 درجة، فإن △ P <0، يكون سطح السائل في الأنبوب الشعري مقعرًا، والقوة المطبقة على السائل أدناه تسحب السائل أدخل الأنبوب الشعري وبلل المادة الصلبة؛ إذا كانت θ> 90 درجة، فإن △ P> 0 يكون السطح السائل للأنبوب الشعري محدبًا. الجوهر لذلك، من أجل منع حدوث التأثير الشعري، يكون من الضروري جعل زاوية الاتصال <90 درجة، ولكن يمكن تحقيق ذلك عن طريق تقليل سطح السطح الداخلي للأنبوب الشعري لتغيير التوتر السطحي.

ثالثا، آلية طلاء الجلد المقاومة للماء

سطح الجلد هو أول ما يتعرض للماء. بالإضافة إلى تغيير سطح الجلد لمنع الماء من الرطوبة، يمكن أيضًا استبداله بإضافة طبقة من الطلاء المقاوم للماء على سطح الجلد لجعله خط الدفاع الأول ضد الماء. يكمن سر إضافة هذا الطلاء في رطوبة الجلد، والتصاق الطلاء، واختراق اللب. يُعد الطلاء السفلي أساس الطلاء بأكمله، واللزجة ضرورية للطلاء السفلي، لذا فإن التصاق الطلاء أمر بالغ الأهمية. يمكن مناقشة التأثير على الطلاء من الناحية الفيزيائية والكيميائية. السطح الأملس أقل ملاءمة لالتصاق الطلاء من سطح التآكل. والسبب هو وجود العديد من التجاعيد والنتوءات الصغيرة والمخالفات على سطح التآكل. أكثر ملاءمة للالتصاق. يمكن أن يؤدي استخدام عوامل الربط الكيميائي إلى تحسين مقاومة الطلاء للماء ولزوجة الطلاء. كما أن اختراق الملاط السفلي هو عامل مؤثر رئيسي. الجلد بحد ذاته مادة مسامية ذات بنية ليفية. ووفقًا لقانون البلل والالتصاق، فإن معدل اختراق اللب لجسم الجلد مرتبط بعوامل عديدة.

تصف صيغة SandMeyer العلاقة بين معدل سرعة الاختراق والتوتر السطحي واللزوجة وزاوية التلامس.

الصيغة 4: سرعة التسلل = درجة المسام × التوتر السطحي × اللزوجة cosθ

ومن المعادلة 4، يمكننا أن نرى:

(1) القيمة الوظيفية (COSθ) لزاوية البلل (COSθ) تتناسب طرديا مع سرعة اختراق اللب، مما يشير إلى أن البلل يلعب دورا رئيسيا في اختراق اللب القاعدي.

(2) زيادة المسام وزيادة التوتر السطحي وزيادة قيمة الأوتار (COSθ) لزاوية التلامس وتقليل لزوجة السائل تساعد على زيادة سرعة ترطيب السائل. في الوقت نفسه، يجب أيضًا اعتبار اختراق قاع القاع عمق الاختراق. العوامل التي تؤثر على عمق الاختراق هي في الأساس نفس العوامل التي تؤثر على سرعة التسلل، ولكن عمق اختراق اللب المتزايد هو تقليل اللزوجة وتقليل زاوية البلل وزيادة التوتر السطحي لللب. من المتناقض تقليل زاوية البلل وتحسين التوتر السطحي. لذلك، يجب تعديل التوتر السطحي بشكل مناسب لجعل اللب يخترق بشكل أعمق. على الرغم من أن سرعة الاختراق تتناسب مع التوتر السطحي، فكلما زاد التوتر السطحي، زادت سرعة الاختراق، زاد التوتر السطحي.

بالإضافة إلى العوامل المذكورة أعلاه، فإن اختراق الجزء السفلي من سطح الجلد يرتبط أيضًا بتركيزه وحالة الجلد (نسبة الرطوبة، ودرجة المسام، وقطبية الشحنة، وما إلى ذلك) وطرق الطلاء.