Кобляков А.И. (ред.) Лабораторный практикум по текстильному материаловедению

Подождите немного. Документ загружается.

плотность прошива по длине и ширине, которая соответ-

ственно характеризуется числом петельных рядов (Я

) и чис-

лом петельных столбиков (Я

), приходящихся на 50 мм по-

лотна;

длина нити в петле (мм)

1 = 21

/2я

, (7.6)

где ЪЦ — сумма длин прошивных нитей, извлеченных из пробы, мм; S/г,-—

общее число петель из нити длиной 2Z./;

линейная плотность прошивной нити (текс)

Т = S^p/SL,-, (7.7)

где Sm

— масса пучка нитей длиной 2L,-, г;

длина прошивных нитей на 1 м

полотна (мм)

= 0,4Я

/, (7.8)

поверхностная плотность прошивной нити в полотне p

(г/м

). Для одногребеночного переплетения (трико, сукно, це-

почка и др.)

Psp

= 4

•

10~

ЯдЯ

/Г, (7.9)

для двухгребеночного переплетения (трико-цепочка, трико-сукно

и др.) с проборкой нитей в каждую иглу

вр

= 4

•

10-"Я

(/, + /

) Т, (7.10)

где U, h — длина нити в петле соответственно первой и второй гребенок, мм;

содержание прошивной нити в полотне (%)

C =

Psp

. 100/m

; (7.11)

содержание волокнистого холста или каркасного полотна на

1 м

полотна — соответственно С

и С

(%):

(С

)=100-С. (7.12)

Для холстопрошивных и клееных нетканых полотен, кроме

того, определяют степень ориентации волокон в холсте, которую

характеризуют углом, образованным прямой, проведенной через

концы волокна к продольной оси полотна.

МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТЫ

Точечную пробу вырезают во всю ширину нетканого полотна на расстоянии

не менее 1 м от концов куска перпендикулярно продольному сгибу либо кром-

ки полотна. Для лабораторных испытаний длина пробы при ширине полотна

до 80 см должна быть не менее 0,8 м, а при ширине полотна свыше 80 см —

не менее 0,41 м. В соответствии с ГОСТ 13587—77 [7.8] пробы выдерживают

10 ч в помещении при относительной влажности воздуха 65 ± 5 % и темпера-

туре 20 ± 2 "С.

После этого точечную пробу нетканого полотна раскладывают в расправ-

ленном состоянии на столе, выравнивают, придавая ей прямоугольную форму,

232

Il_

Дз

А?

Аз

Дю

Аь

Дз

Шд

Шю

Ширина до во,си

Рис. 7.7. Схема раскроя нетканых

полотен:

а —при ширине до 80 см; б —при шири-

не более 80 см

Дю

Дд

Ш,

Шь

Де

Аз

Шу

А,

и определяют характеристики линейных размеров и структуры в соответ-

ствии с ГОСТ 15902.1—80 и ГОСТ 15902.2—79.

Длину и ширину пробы измеряют метровой линейкой в трех местах:

один замер в каждом направлении делают посередине пробы и два замера —

на расстоянии 50 мм от краев. Измерения производят с погрешностью до

1 мм. По результатам трех измерений находят среднее арифметическое зна-

чение длины (L) и ширины (В) полотна.

Толщину (b) определяют толщиномером в 10 разных по ширине полотна

местах с погрешностью до 0,01 мм либо на элементарных пробах, предназна-

ченных для определения прочности полотна при растяжении. Точечную пробу

взвешивают на технических весах с погрешностью до 0,1 г и по формулам

(7.3) — (7.5) рассчитывают линейную (mi), поверхностную (m

) и среднюю

(б) плотность полотна.

Раскрой пробы производят по схемам рис. 7.7 в зависимости от ширины

полотна. Элементарные пробы с индексами Дх — Дю и — Д/

размером

50 X 200 мм каждая предназначены для определения плотности прошива по-

лотна, его разрывной нагрузки и удлинения при разрыве по длине (Д) и ши-

рине (Ш). Круглые элементарные пробы диаметром 60 мм с индексом Я; —

#9 служат для определения прочности и растяжимости полотна при продав-

ливании шариком. Квадрат размером 100 X 100 мм с индексом Д

предна-

значен для определения длины нити в петле.

Схему раскроя наносят на точечную пробу, отступив от ее краев и про-

дольного сгиба полотна не менее чем на 50 мм. Элементарные пробы по дли-

не и ширине размечают так, чтобы при наложении шаблона две его длинные

грани были параллельны направлению прошивных нитей в вязально-прошив-

ных полотнах либо кромке и краям в клееных, и иглопробивных полотнах,

а две другие грани — перпендикулярны им. Необходимо следить за тем, что-

233

бы все полоски вязально-прошивных полотен содержали в продольном на-

правлении одинаковое число несущих нагрузку прошивных нитей.

Размеченные элементарные пробы нумеруют индексами согласно схеме

раскроя, разрезают и раскладывают по однотипным испытаниям.

Плотность прошива полотна определяют по элементарным пробам с ин-

дексами Д и Ш, делая на каждой пробе по одному замеру. С помощью пре-

парировальной иглы и ткацкой лупы подсчитывают число петельных рядов

и петельных столбиков с погрешностью до 0,5 петли на ширине полоски, рав-

ной 50 мм. Плотность прошива полотна по длине (П

) и по ширине (Яш)

находят как среднее арифметическое не менее 5 замеров по каждому направ-

лению. Средний показатель округляют до целого числа.

Для определения длины нити в петле (/) на квадратной пробе (Дп), от-

ступив сбоку от края 20 мм, отмечают 5 петельных столбиков и на каждом

столбике подсчитывают число нетель, приходящихся на длину 100 мм. Затем

последовательно ряд за рядом петельные столбики распускают и нити извле-

кают из полотна. Прижав один конец нити к линейке, зигзагообразную про-

шивную нить распрямляют вдоль линейки и измеряют ее длину с погреш-

ностью до 1 мм. Затем по формуле (7.6) находят длину нити в петле. Пучок

извлеченных из полотна нитей взвешивают на торсионных весах и по фор-

муле (7.7) определяют линейную плотность прошивной нити.

Для двухгребеночных полотен определяют длину нитей в петле отдельно

для каждой гребенки. По формулам (7.8) — (7.12) рассчитывают длину про-

шивной нити (L

), ее поверхностную плотность (р„), содержание в полотне

прошивной нити (С) и волокнистого холста (С

Ориентацию волокон в наружных слоях холста определяют с помощью

линейки и угломера. Линейку накладывают на точечную пробу поперек по-

лотна, перпендикулярно продольному сгибу или краям. К линейке приклады-

вают нижнюю планку угломера и устанавливают стрелку так, чтобы ее на-

правление совпало с направлением прямой, проведенной через концы волокон.

Измерения производят по всей площади точечной пробы с погрешностью до

0,5". Затем определяют средний угол ориентации волокон в холсте.

УКАЗАНИЯ по ОТЧЕТУ

Отчет должен содержать: краткие сведения об отборе точечной пробы нетка-

ных полотен; схему раскроя; методики определения структурных характери-

стик; результаты первичных измерений (форма 7.5); расчеты размерных и

структурных характеристик нетканого полотна.

Форма 7.5

Вид нетканого полотна

№

измере-

Длина,

мм

Ши-

рина,

мм

Тол-

щина,

мм

Плотность прошива

"д

(число

столбиков

на 50 мм)

(число

рядов

на 50 мм)

Длина

нити,

мм

Масса

нитей,

мг

7.4. ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАВИСИМОСТИ ТОЛЩИНЫ

ТРИКОТАЖНОГО ПОЛОТНА ОТ ДАВЛЕНИЯ

Цель 'работы. Ознакомиться с прибором и изучить методику измерения

толщины трикотажного полотна.

Задание. 1. Определить толщину трикотажного полотна при разных

давлениях на толщиномере эластичных материалов (ТЭМ-1).

2. Построить график зависимости толщины трикотажного полотна от дав-

ления b — f{x).

3. Рассчитать постоянные уравнения для определения градиента толщины

трикотажного полотна.

234

ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ

Толщина текстильных полотен влияет на их теплоизолирующие

свойства, проницаемость, жесткость, драпируемость и др. Этот

показатель необходимо учитывать при конструировании изде-

лий, технологии их производства, проектировании готовой про-

дукции с определенными свойствами. Трикотажное полотно

легко поддается сжатию, поэтому целесообразно определять его

толщину при разных давлениях. Данная зависимость может

быть либо определена путем построения графика b = f(x) по

экспериментальным точкам, либо выражена аналитически по

формуле А. Н. Соловьева:

где bp — толщина изделия при давлении р, мм; р — условное давление, рав-

ное 100 Па; А — коэффициент, характеризующий начальную сопротивляе-

мость изделия сжатию при малых давлениях х = 0 ... р; В — коэффициент,

характеризующий конечную несжимаемость изделия при больших давлениях

х » р.

Прибор ТЭМ-1, разработанный в ЦНИХБИ, предназначен для измерения тол-

щины различных эластичных материалов: текстильных тканей технического и

бытового назначения, трикотажных и нетканых полотен, войлоков и т. п. Он

построен по принципу крутильных весов. На этом приборе можно измерить

толщину полотна как при очень малых, так и при очень больших нагрузках

на образец. Измерение толщины производится при заданной удельной на-

грузке на образец, который расположен между двумя плоскостями измери-

тельных столиков.

Прибор (рис. 7.8) состоит из двух основных узлов: узла нагружения и

узла замера толщины. Основным элементом узла нагружения является ме-

таллическая нить 1, на которой закреплено коромысло 7 с верхним измери-

тельным столиком 13 на одном конце и пластиной 5 датчика 4 на другом.

Нагружение измерительного столика в том случае, когда нагрузка не преаы-

b = b

+ (p-x)l(A + Вх),

(7.13)

МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТЫ

6 7 8 9

Рис. 7.8. Схема тол-

щиномера ТЭМ-1

19 ••

235

шает 0,3 Н, осуществляется поворотом рукоятки 10. Величина нагружения

определяется по шкале нагрузок 11, которая жестко связана с рукояткой 10.

Нагрузка, превышающая 0,3 Н, обеспечивается с помощью дополнительных

грузов, помещаемых на площадку над верхним измерительным столиком. Ве-

личина дополнительных нагрузок колеблется от 0,2 до 2 Н. Верхний столик

съемный и изготовляется двух размеров по площади — 2 и 5 см

. Движение

коромысла в вертикальном направлении ограничено упорами корректирую-

щего устройства 12.

Контроль за положением равновесия весовой системы осуществляется

с помощью подвижного указателя 8, закрепленного на коромысле 7, и непо-

движного указателя нуля 9 в виде нити, укрепленной на корпусе прибора.

При нарушении равновесия весовой системы происходит смещение подвиж-

ного указателя 8 относительно нулевого деления шкалы нагрузок 11 и не-

подвижного указателя нуля 9. Регулировку положения равновесия весовой

системы производят с помощью механизма корректировки нуля 2.

Нижний измерительный столик 14 снабжен съемными платформами раз-

личной высоты для измерения материалов толщиной от 0 до 40 мм, посколь-

ку индикатор толщины 20 может обеспечить измерение толщины только в пре-

делах 10 мм. Перемещение нижнего столика в вертикальном направлении

осуществляется подъемным механизмом, состоящим из червячной пары 16,

рейки 17 и рукоятки 15. Индикатор толщины 20 связан с подъемным меха-

низмом хвостовиком 19, опирающимся на кронштейн 18, который соединен

с рейкой. Для определения момента снятия показаний с индикатора служит

микроамперметр 6, который включается в электрическую цепь с датчиком 4.

Перемещение коромысла приводит к изменению положения пластины 5 и со-

ответственно изменению электрических колебаний в датчике, что фиксируется

микроамперметром. Чувствительность датчика можно изменять путем переме-

щения его с помощью специального механизма 3 относительно коромысла.

Показания индикатора снимают в тот момент, когда стрелка микроампер-

метра совпадает с центральной риской шкалы.

Перед испытаниями выполняют следующее:

убрав упоры арретирующего устройства, проверяют равновесие весовой

системы;

специальным тумблером включают прибор в сеть;

устанавливают выбранный верхний измерительный столик 13 и закреп-

ляют его стопорным винтом;

устанавливают выбранную съемную платформу для нижнего измеритель-

ного столика 14, где высота съемной платформы h зависит от толщины Ь из-

меряемого образца: при 6 = 0 .. 10 мм h = 30 мм, при b = 10,1 ... 20 мм

h — 20 мм, при Ь — 20,1 ... 30 мм Л = 10 мм, а при b = 30,1... 40 мм ра-

ботают без платформы;

устанавливают задаваемую нагрузку и совмещают деления шкалы на-

грузок 11 с нитью неподвижного указателя нуля 9 (если требуется дать на-

грузку более 0,3 Н, то на площадку над верхним столиком 13 укладывают

дополнительные грузики из приложенного комплекта);

устанавливают нулевое положение при заданной нагрузке. Для этого

поднимают нижний столик 14 вращением рукоятки 15 до такого положения,

когда стрелка индикатора совпадет с нулевым делением шкалы. После этого

вращением рукоятки добиваются совпадения стрелки микроамперметра с цен-

тральной риской шкалы силы тока.

Испытания проводят следующим образом. Опустив нижний столик 14,

укладывают на него исследуемый образец и рукояткой 15 поднимают столик

до тех пор, пока стрелка микроамперметра не совпадет с центральной риской

шкалы силы тока. После этого по индикатору определяют толщину образца.

Толщину измеряют в 10 местах образца, затем рассчитывают среднее значе-

ние.

По окончании работы на приборе снимают дополнительные грузы, уста-

навливают шкалу нагрузок на деление 0,15 Н против неподвижного указа-

теля нуля, загружая таким образом металлическую нить, опускают рукоятку

арретирующего устройства и включают тумблер.

236

Чтобы определить градиент толщины, необходимо рассчитать по-

стоянные уравнения. Для этого проф. А. Н. Соловьев предложил следующую

методику. Экспериментально на толщиномере определяют толщину образца

при заданных давлениях: х = 10; 100 и 5000 Па. Результаты первичных из-

мерений при заданных давлениях записывают в таблицу по форме 7.6. При

Форма 7.6

Заданное

Толщина полотна Ь, мм

Среднее

давление

х, Па

2 3 4 5

9 10

значение

Ь, мм

100

5000

х = 100 Па 6 = ftp, так как Р = 100 Па. Таким образом, толщина образца

при давлении х = 100 Па — величина постоянная (Ь

). При х — оо, исполь-

зуя формулу (7.13), получим

(7.14)

откуда

в = щь

-ь„). (

По А. Н. Соловьеву [см. формулу (7.13)], при давлении х = 5000 Па и

выше толщина практически не изменяется, поэтому можно принять b = 65000-

Подставляя в формулу (7.15) значения Ь

= Ь

0 и b = 65000, определяем ко-

эффициент В.

По формуле (7.13) после преобразований находим коэффициент А:

[Р

+ (ВЬ

- ВЬ~ \)х]ЦЬ-Ьр). (7.16)

Подставляя в формулу (7.16) значения толщины b = b

при давлении

х = 10 Па и значения постоянных В, Ь

и Р при давлении х = 10 Па, рас-

считываем коэффициент А.

УКАЗАНИЯ ПО ОТЧЕТУ

Отчет должен содержать: методику испытаний на толщиномере ТЭМ-1; схему

прибора; результаты экспериментальных измерений толщины (см. форму 7.6);

расчеты постоянных уравнений; график зависимости толщины от давления.

Список литературы

(М. ГОСТ 3811—72 (СТ СЭВ 2674—80). Ткани и штучные изделия текстиль-

ные. Методы определения линейных размеров, линейной и поверхностной

плотностей.

7.2. ГОСТ 3812—72. Ткани и штучные изделия текстильные. Методы опре-

деления плотностей нитей и пучков ворса.

7 3. Кукин Г. Н., Соловьев А. Н. Текстильное материаловедение. М., 1967.

Ч. 3.

7.4. Кобляков А. И. Структура и механические свойства трикотажа. М.,-

1973.

7.5. ГОСТ 8844—75. Полотна трикотажные. Правила приемки и метод

отбора проб.

7.6. ГОСТ 15902.1—80. Полотна текстильные нетканые. Методы определе-

ния линейных размеров и поверхностной плотности.

237

7.7. ГОСТ 15902.2—79. Полотна текстильные нетканые. Методы опреде-

ления структурных характеристик.

7.8. ГОСТ 13578—77. Полотна текстильные нетканые. Правила приемки и

методы отбора проб.

8. МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

ТЕКСТИЛЬНЫХ ПОЛОТЕН

8.1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК

МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ТЕКСТИЛЬНЫХ

ПОЛОТЕН ПРИ РАСТЯЖЕНИИ ИХ ДО РАЗРЫВА

Цель работы. Изучение методики определения и расчетов характеристик

механических свойств текстильных полотен при одноосном растяжении до

разрыва.

Задание. 1. Изучить разрывную машину РТ-250, методики испытания

полотен на растяжение до разрыва и аппаратуру для испытания.

2. Определить характеристики механических свойств текстильных полотен

при растяжении до разрыва.

ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ

При растяжении текстильных полотен до разрыва можно опре-

делять полуцикловые разрывные характеристики—разрывную

нагрузку, удлинение при разрыве, работу разрыва и неразрыв-

ные характеристики — жесткость, растяжимость.

Разрывная нагрузка Р

(Н) — наибольшее усилие, вы-

держиваемое пробной полоской до разрыва. Для сравнения раз-

рывной нагрузки текстильных полотен разной массы пользуются

удельной разрывной нагрузкой P

(кН-м/кг), рассчи-

тываемой по формуле

=10*Р

М-\\ (8.1)

где Mi — поверхностная плотность пробной полоски, г/м

; а

— рабочая ши-

рина пробной полоски, мм.

Иногда удельную разрывную нагрузку текстильных полотен

определяют с учетом массы материала разрываемой системы

нитей. Тогда формула (8.1) принимает вид

Ро^РрКМ^С), (8.2)

где С — доля массы нитей той системы, по направлению которой идет раз-

рыв.

Доля массы нитей, сопротивляющихся растяжению, для три-

котажных полотен с двумя системами нитей может быть рас-

считана из соотношений

Ci = LiWiTi + Ь

), С

= L

!{L{T, + L

), (8.3)

где L

— длина нитей элементарных звеньев в пределах раппорта перепле-

тения, мм; Т

— линейная плотность нитей, текс.

Для установления зависимости между прочностью текстиль-

ных полотен и нитей пользуются расчетной разрывной

238

нагрузкой структурного элемента Pp.

(Н) или до-

лей разрывной нагрузки пробной полоски полотна, приходя-

щейся на его структурный элемент (в ткани, например, на одну

нить основы или утка в зависимости от направления разрыва,

а в трикотаже — на один петельный столбик или петельный

РЯД)

= кР

/Я, (8.4)

где к — отношение длины участка (ширины) полотна, применяемого при опре-

делении плотности, к ширине пробной полоски; П — число нитей на 100 мм

(для ткани) или число петельных столбиков (рядов) на 50 мм (для трико-

тажа) той системы нитей, по которой осуществляется разрыв.

Разрывное напряжение (Па)

ffp =

(8-5)

где Ро — относительная разрывная нагрузка; у — плотность вещества нитей.

Эта характеристика необходима для сравнения напряженно-

сти структурных элементов полотен. При наличии в образце

нитей с разной плотностью вещества необходимо рассчитать

средневзвешенную плотность у

(кг/м

Ус

= ЦС

i-1

где С; — доля массы нитей, сопротивляющихся растяжению; у— плотность

нитей, кг/м

Удлинение при разрыве е

(%) — приращение длины

растягиваемой пробной полоски к моменту разрыва

= 100 (L

- L

)/L

= 100/p/Lo, (8.6)

где LK — конечная длина пробной полоски (к моменту разрыва); L

— на-

чальная (зажимная) длина пробной полоски; /

— абсолютное удлинение при

разрыве.

При исследовании прочностных свойств полотен представ-

ляют интерес также комплексные характеристики: абсолютная

работа разрыва, удельная и объемная работа разрыва.

Абсолютная работа разрыва R

(Дж) —работа, со-

вершаемая внешними силами при растяжении пробной полоски

до разрыва:

/?p = WP> (

)

где г)—коэффициент полноты диаграммы растяжения.

т]

= SJS = М

М, (8.8)

где

S<j,

— фактическая интегральная площадь под кривой растяжения

(рис. 8.1— SOBC); S — интегральная площадь прямоугольника с координа-

тами Р

и /

(SOABC)\ Мф, М — масса бумаги площадью соответственно 5

и S, мг.

239

Рис. 8.1. Диаграмма растяжения эле-

ментарной пробы полотна

Удельная работа раз-

рыва (Дж/г)

^м

= Rp/Mp, (8.9)

где M

— масса рабочей части пробной

полоски, г.

Объемная работа разрыва (Дж/см

)

= Rp/Vp, (8.10)

где V

— объем рабочей части пробной полоски, см

Неразрывные полуцикловые характеристики жесткости по-

казывают сопротивление структуры полотен изменению формы.

Жесткость материала при растяжении обычно оценивают уси-

лием Р, которое необходимо приложить к пробной полоске,

чтобы растянуть ее на величину деформации Е\. В качестве

характеристик жесткости текстильных полотен используют

предложенные проф. А. Н. Соловьевым начальный, текущий и

текущий конечный модули жесткости.

Начальный модуль жесткости Е\ (Па или мкПа)

характеризует напряжение, которое необходимо для растяжения

пробной полоски на 1 %,

= <

8Л1

при разрыве; k — по-

где бр,

— соответственно напряжение и удлинение

казатель жесткости.

* = (1-Т|)/ть

(8.12)

где Г) — коэффициент полноты диаграммы растяжения, вычисляемый по фор-

муле (8.8).

Текущий модуль жесткости (Па)

= kE

{

-K

(8.13)

Текущий конечный модуль (Па) в момент разрыва

образца

тк

= (8-14)

МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТЫ

Для определения разрывных характеристик текстильных полотен обычно при-

меняют разрывные машины с маятниковым силоизмерителем (РТ-250), а

также безынерционные разрывные машины с постоянной скоростью деформа-

ции единичной пробы [8.1, 8.2].

Разрывная машина РТ-250 (рис. 8.2) состоит из следующих основных

механизмов: электропривода, вариатора скоростей, маятникового силоизме-

рителя, механизма выключения шкалы удлинений при разрыве пробной по-

лоски, диаграммного устройства.

240

<J7 88 84 90

92 93

Рис. 8.2. Схема разрывной машины РТ-250