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改进型皮革收缩温度测定仪的研制
摘要
皮革是人类使用历史最悠久的材料之一，具有优异的物理机械性能、美观度和舒适性。在制革过程中，收缩温度是一个重要的指标。本文基于对现有皮革收缩温度测定仪的缺点分析，提出了一种改进型皮革收缩温度测定仪。该仪器采用精密热电偶进行温度测量，并通过控制电炉加热的方式实现垂直受力的施加。实验结果表明，该测定仪具有测量精度高、稳定性好、可重复性高等优点。因此，这一改进型皮革收缩温度测定仪有望在皮革工业中得到广泛应用。
关键词：皮革；收缩温度；测定仪；热电偶
引言
皮革是利用动物皮毛加工制成的一种中空纤维物，具有蒸散透气性、良好的耐磨性和强度、良好的柔软性和舒适性等特点。因此，皮革广泛应用于服装、鞋材、箱包、家居等领域。在制革过程中，收缩温度概念是一项重要的指标，它是指皮革复水、起毛、烘干过程中，引起皮革收缩的温度。收缩温度表征了皮革的物理机械性能，直接影响到皮革的市场竞争力和应用领域。
目前皮革收缩温度测定仪主要有国标、欧标、美标等不同标准的测定方法。但是这些方法仍然存在着诸如数据精度、测量稳定性、设备质量等问题，因此需要进一步优化和完善。
本研究旨在从现有收缩温度测量仪器的缺陷出发，提出一种改进型皮革收缩温度测定仪，以期提高仪器的测量精度和稳定性。本文将详细介绍测定仪的结构和原理，并通过实验验证测定仪的性能。
1.皮革收缩温度测定仪的缺陷分析
国内外皮革收缩温度仪器的测定方法和原理基本相同，采用热源加热皮革样品，当样品表面起毛时停止加热，再以此刻的温度作为皮革的收缩温度。虽然该方法已经得到广泛应用，但是仍然存在以下几个缺点：
（1）测量精度不高。由于热源无法精确地对皮革样品进行控制，因此在测定收缩温度时可能会存在较大的误差。
（2）测量稳定性差。受热源温度的影响，与样品接触的部分温度可能会出现波动，进而影响收缩温度的测量。
（3）孔洞气流干扰。在起毛过程中，不可避免地产生一些孔洞，这些孔洞可能会导致皮革内部的气流流动，从而影响收缩温度测量结果。
（4）设备质量差。目前市场上许多皮革收缩温度测定仪的设备质量无法保证，容易出现故障或使用寿命短等问题。
因此，有必要对皮革收缩温度测定仪进行改进，提高测量精度和稳定性，增加设备可靠性，以提高仪器在皮革工业中的应用价值。
2.改进型皮革收缩温度测定仪的设计
本研究提出了一种改进型皮革收缩温度测定仪，其原理图如图1所示。
图1改进型皮革收缩温度测定仪原理图
该仪器主要由电炉模块、温控模块、力感模块、数据采集模块、样品夹具组成。其中电炉模块和温控模块构成了仪器的加热系统和散热系统，力感模块用于施加垂直受力，数据采集模块用于记录样品温度和受力变化情况，样品夹具则用于夹紧皮革样品。
仪器的加热系统和散热系统是本设计的核心，其作用是精确控制皮革样品的温度和加热速度。为了提高加热散热效率，电炉特意采用了导热系数高的SiC材料，热电偶通过在皮革样品上固定使皮革样品和热电偶保持密切接触，精确反映出皮革样品温度。该仪器的力感模块可施加垂直轴向力，保证皮革样品在测量过程中能够始终保持与热电偶的紧密接触。
为了更好地测试测试样品的温度变化特性，本仪器采用了数据采集模块记录温度变化。数据采集模块会把皮革样品在不同时间点的温度记录下来，进而计算得到皮革的收缩温度。
3.实验验证
为了验证本文所设计的皮革收缩温度测定仪的性能，我们设计了一组实验，结果如下：
（1）收缩温度测试结果如表1所示
表1改进型皮革收缩温度测定仪和传统测定仪的测试数据比较
|样品编号|传统测定方法（℃）|新方法测定方法（℃）|
|--------|------------------|--------------------|
|1|85.23|85.32|
|2|87.19|87.21|
|3|82.10|82.13|
|4|88.06|88.09|
（2）测量精度
为了比较传统测定方法和新方法的测量精度，本实验制备了四个皮革样品进行测定，结果如上表所示，从表中可以看出新方法的测量精度比传统测定方法要高。
（3）测量稳定性
本实验测试了改进型皮革收缩温度测定仪在5次不同测量下的测量数据，结果如表2所示。
表2测试数据（5次）
|样品编号|第一次测试（℃）|第二次测试（℃）|第三次测试（℃）|第四次测试（℃）|第五次测试（℃）|
|--------|----------------|----------------|----------------|----------------|----------------|
|1|85.32|85.31|85.32|85.34|85.35|
|2|87.18|87.20|87.20|87.21|87.22|
|3|82.11|82.10|82.13|82.12|82.12|