专利名称：一种精密皮革收缩温度测定分析方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种轻化工领域测试皮革的分析仪，特别是一种关于一种精密皮革收缩温度测定分析方法及装置。
背景技术：
生皮鞣制的一个重要目的就是提高胶原的耐湿热稳定性，而皮革的收缩温度是衡量皮革耐湿热稳定性的重要指标，所以测定皮革收缩温度有助于确定皮革的可加工性，有助于判断皮革的鞣制程度，还能通过它检验某一化工材料对皮革的耐湿热稳定性是否产生贡献.因此准确地测定皮革的收缩温度，了解皮革的耐湿热稳定性，对于正确判断皮革的物理性能和化工材料与皮革的作用尤为重要。根据国家标准(GB/T 3812.8-1999)，皮革收缩温度原来的测量方法为每隔30秒记录一次温度和表示皮革试片收缩位移量的指针读数，记录试片在最大长度时，指针位置向收缩方向移动半分度(半分度相当于试片长度缩短0.3％左右)时的温度，作为试片收缩温度。人工记录的缺点是准确度低，人为因素影响大，操作复杂。传统收缩温度仪采用水或甘油作为加热介质，测定终点的到达以指针的大幅度偏转确定。所以传统收缩温度仪存在以下缺点1、加热介质不适所造成的误差酸皮遇水易膨胀，导致纤维更松散，试验测定结果偏低；虽然可通过加入食盐来防止膨胀的发生，但此时所测定的结果不能正确反映式样的真实收缩温度。铝鞣革、植鞣革等遇水易脱鞣，试验测定结果偏低；铬鞣革在收缩温度高于100℃时，传统的方法使用甘油作为加热介质，甘油含有3个羟基，它可以作为配体与金属离子配位，在测定温度下会与铬配合，从而使革脱鞣；同时甘油还能与胶原某些基团形成氢键，具有一定的鞣制作用；另一方面甘油的羟基还会与铬样中的水作用使革样脱水，而革样含水量的多少对收缩温度的影响很大；此外由于在100℃以上和以下所用的加热介质不同，使所测定结果没有可比性。
2、仪器简陋所造成的缺陷测定时操作者的眼睛必须仔细观察收缩温度仪指针的偏转情况，易引起眼睛疲劳，劳动强度也较大；测定结果带有较大的个人主观因素，易造成试验误差；整个装置简单、粗糙，试验结果精确度低。
发明内容
本发明的目的是提供一种精密皮革收缩温度测定分析方法及装置，它测量精度高，使用方便，操作简便。
本发明的技术方案是设计一种精密皮革收缩温度测定分析方法及装置，其特征是它将水蒸气作为加热介质注入密封测量容器内，同时在容器本体上固定有温度传感器、位移传感器、电加热器、码盘轴；砝码通过线绕过码盘轴与双头钩的一端相连，双头钩的另一端钩住试样上端的小孔，式样下端固定在小钉上；温度传感器、位移传感器与测量电路电连接；测量容器分别与真空泵接口和蒸汽发生器接口连通，通过电加热器加热水蒸气改变皮革试样变形，通过温度传感器、测量电路对皮革试样变形过程进行温度连续测量，再由计算机对测量结果进行处理。
所述的测量容器盖与测量容器是螺纹扣密封连接。
所述的测量电路是位移测量电路和温度测量电路。
所述的位移测量电路由两对红外发射接收管、码盘、电压比较器LM393组成，码盘固定在码盘轴上，码盘上有孔，码盘转动，两对红外发射接收管能输出编码信号。
所述的温度测量电路的温度传感器与信号处理电路的A/D端连接，并通过一精密电阻与地连接。
本发明的特点是由于这种精密皮革收缩温度测定分析方法及装置，它采用水蒸气作为加热介质可防止膨胀的发生，而且不影响测量数值的真实性。水蒸气有以下特点不与革内组分发生反应或反应很少，同时不给革试样带来新的杂质，价格低廉，对环境无污染；温度可控制在皮革收缩温度变化的范围内(35℃-150℃)，可缓慢升温。温度测定分析装置由温度传感器将温度信号转变成电信号在显示器上直接显示。在传统的皮革收缩温度仪改进方法的基础上重点对其中的加热介质、加热方式、终点判断及结果处理方面进行了创新和改进，解决了以水或甘油作为加热介质的不合理性问题，提高了加热的可控性以满足省时和精确的要求，优化了终点的判断和结果的处理，避免了人为因素，大大地提高了产品的精密性和科学性。它采用微处理器控制，实现自动测量、自动加温的功能。温度测量采用AD590温度传感器、位移测量用高紧密位移传感器，成本较低。通过A/D转换将采集的数据存储于E2ROM中，可向上位机提供存储数据，由上位机对数据进行分析、处理。同时由微处理器将采集数据转换为温度和试片位移量，在显示器上实时显示。当试片到达规定的收缩位移量时，自动记录该时刻所对应的温度值即收缩温度值，并将数据保留、显示。采用上述测量皮革收缩温度的新方法，不仅保证了所测数据更精确、更符合国家标准、更易操作，基本消除了人为因素的影响，同时用本仪器的液晶显示可实时显示收缩温度与时间的函数曲线、位移与温度的函数曲线或通过通讯口传输给管理机显示，这些数据及曲线对研究更为有用。
下面结合实施例附图对本发明做进一步说明。
图1是实施例结构示意图；图2是实施例测量电路原理图。
图3是在猪皮上的取样位置示意图。
图4为表1是经水蒸气和水处理后铝鞣抗张强度的测试数据对比。
图5为表2是经水蒸气和水处理后铝鞣革撕裂强度测试数据对比。
图6为表3是用水蒸气和甘油测定铬鞣革收缩温度的数据对比。
图7为表4是经水蒸气和水处理后的植鞣革撕裂强度测试数据对比。
图8为表5是经水蒸气和水处理后植鞣革抗张强度测试数据对比。
图1中1、测量容器；2、铜管；3、码盘；4、双头钩；5、真空泵；6、砝码；7、小钉；8、温度传感器；9、试样；10、蒸汽发生器；11、容器盖；12、加热棒。
图2中LCD是显示器、MSP430是信号处理电路、AT24C16是存贮电路、MAX232是通信电路，AD590是温度传感器，LM393是电压比较器。
具体实施例方式图1是实施例皮革收缩温度仪结构示意图测量容器1与测量容器盖11密封扣紧，在容器盖11上固定有温度传感器8、加热棒12、码盘3、铜管2；悬在铜管2内的砝码6通过线绕过码盘轴与双头钩4的一端相连，双头钩4的另一端钩住试样9上端的小孔，式样下端用小钉7固定，真空泵5接口与测量容器1连通；蒸汽发生器10接口与测量容器1连通。
图2是测量电路原理图它由转动量测量电路、温度测量电路、LCD显示器、信号处理电路、存贮电路AT24C16、通信电路组成，其中信号处理电路由MSP430完成，它自带A/D转换电路、LCD驱动电路，是一种性能优良的单片机，它由MSP430的两个I/O检测码盘式转动量测量电路给出的内存码，以获取皮革伸缩过程中的变形量，同时由AD590温度传感器将容器内的温度变化量迅速测出、测量的温度值和皮革受温度影响的伸缩量一同存入AT24C16内，与此同时还将上述测量的温度和皮革受温度影响的伸缩量显示在LCD显示器上。转动量测量电路由两对红外发射接收管、码盘、电压比较器LM393组成，码盘固定在码盘轴上，码盘上有孔，码盘转动，两对红外发射接收管与电压比较器LM393电连接，电压比较器LM393与MSP430的两个I/O1、I/O2接口电连接；将编码输出信号整形后输出到MSP430的两个I/O接口上。LCD显示器采用字符形LCD，直接由MSP430驱动。温度测量电路采用AD590，它采用激光精细加工，每变化一度有1UA输出电流，只要接上1K精密电阻，电阻两端就有1MV的电压输入，此输出瑞由MSP430片内的A/D转换器处理，得到皮革伸缩过程中的准确温度值。存贮电路AT24C16只需要占用MSP430的两个I/O口，一个时钟，一个数据，它可带电写入，清除，使用极为方便。电路中的通信电路采用广为使用的MAX232，其中两端与MSP430的两个串行输出端电连接，另两端可直接与计算机的RS232接口电连接。
为了考察用水蒸气、水和甘油分别作为加热介质，对测定皮革收缩温度的影响，制备了4种皮革样品胳鞣革、植鞣革、醛鞣革；分别用水、甘油、水蒸气作为加热介质测定4种皮革样品的收缩温度；并进行相应的化学分析和革样的物理机械性能检测。物理机械性能是表征生皮鞣制效应的重要指标之一。
图3是在猪皮上的取样位置示意图。实验时所用的革样都是在同一张猪皮的对称部位取样，并在同一转鼓、相同条件下鞣制的。
图4是经水蒸气和水处理后铝鞣抗张强度的测试数据对比。
图5是经水蒸气和水处理后铝鞣革撕裂强度测试数据对比。
从表1和表2的测试数据对比结果看，经水蒸气处理过的铝鞣革的抗张(拉伸)强度和撕裂强度，均高于经水处理的铝鞣革的。
图6是用水蒸气和甘油测定铬鞣革收缩温度的数据对比。从表3数据结果看甘油能进入胳鞣革内部与三价铬发生配位，但由于甘油属于弱电解质，并不能完全电离，随着甘油与铬配比的增大，配位效应更明显，这种配位效应会使铬鞣革的内部交联受到削弱。用甘油作为加热介质测定皮革的收缩温度时，所测得的结果，小于用水蒸气作为加热介质测定皮革的收缩温度，不能反映皮革真实的收缩温度。
图7是经水蒸气和水处理后的植鞣革撕裂强度测试数据对比。
图8是经水蒸气和水处理后植鞣革抗张强度测试数据对比。
从表4和表5试验测定的结果可知，经水蒸气处理过的植鞣革的抗张(拉伸)强度和撕裂强度，均高于经水处理的植鞣革的。经水处理的植鞣革的水溶物含量和挥发物含量，大于水蒸气处理的植鞣革，也大于未经处理的植鞣革，则经水处理的植鞣革的结合鞣质，，小于经水蒸气处理的植鞣革，也小于未经处理的植鞣革。植鞣革在水中发生明显的脱鞣，用水作为加热介质测量皮革的收缩温度时，所测得的结果低于用水蒸气测量的结果，不能真实反映植鞣革的收缩温度。
试验测得的结果证明了铝鞣革在水中发生了脱鞣。发生脱鞣后，铝鞣革的鞣制程度降低，导致铝鞣革的物理机械性能下降。在用水蒸气对革试样逐渐加热过程中，开始时水蒸气会在冷的试样上凝结，随着温度的升高，冷凝的水会越来越少，这样与革试样接触的水并不多，这些水只能洗去铝鞣革试样表面的铝鞣剂，不足以对革试样内部的交联结构产生破坏。所以，用水蒸气处理铝鞣革，对其物理机械性能的影响较小。
权利要求
1.一种精密皮革收缩温度测定分析方法及装置，其特征是它将水蒸气作为加热介质注入密封测量容器内，同时在容器本体上固定有温度传感器、位移传感器、电加热器、码盘轴；砝码通过线绕过码盘轴与双头钩的一端相连，双头钩的另一端钩住试样上端的小孔，式样下端固定在小钉上；传感器与测量电路电连接；测量容器分别与真空泵接口和蒸汽发生器接口连通，通过电加热器加热水蒸气改变皮革试样变形，通过温度传感器、测量电路对皮革试样变形过程进行温度连续测量，再由计算机对测量结果进行处理。
2.根据权利要求1所述的一种精密皮革收缩温度测定分析方法及装置，其特征是所述的测量容器盖与测量容器是螺纹扣密封连接。
3.根据权利要求1所述的一种精密皮革收缩温度测定分析方法及装置，其特征是所述的测量电路是位移测量电路和温度测量电路。
4.根据权利要求1所述的一种精密皮革收缩温度测定分析方法及装置，其特征是所述的位移测量电路由两对红外发射接收管、码盘、电压比较器LM393组成，码盘固定在码盘轴上，码盘上有孔，码盘转动，两对红外发射接收管能输出编码信号。
5.根据权利要求1所述的一种精密皮革收缩温度测定分析方法及装置，其特征是所述的温度测量电路的温度传感器与信号处理电路的A/D端连接，并通过一精密电阻与地连接。
6.根据权利要求1所述的一种精密皮革收缩温度测定分析方法及装置，其特征是所述的传感器是温度传感器和位移传感器。
全文摘要
本发明涉及一种轻化工领域测试皮革的分析仪，特别是一种关于一种精密皮革收缩温度测定分析方法及装置，其特征是它将水蒸气作为加热介质注入密封测量容器内，同时在容器本体上固定有温度传感器、位移传感器、电加热器、码盘轴；砝码通过线绕过码盘轴与双头钩的一端相连，双头钩的另一端钩住试样上端的小孔，式样下端固定在小钉上；传感器与测量电路电连接；测量容器分别与真空泵接口和蒸汽发生器接口连通，通过电加热器加热水蒸气改变皮革试样变形，通过温度传感器、测量电路对皮革试样变形过程进行温度连续测量，再由计算机对测量结果进行处理。这种精密皮革收缩温度测定分析方法及装置，它测量精度高，使用方便，操作简便。
文档编号G01N25/00GK1542438SQ20031010590
公开日2004年11月3日 申请日期2003年11月8日 优先权日2003年11月8日
发明者马建中, 宁铎, 陈新江, 张震强, 杨宗邃, 刘福朝, 卢燕, 胡静海, 吕斌, 马令坤 申请人:陕西科技大学