Кукин Г.Н. и др. Текстильное материаловедение. Текстильные полотна и изделия

Подождите немного. Документ загружается.

Табл. IV.10. Условная жесткость В

УСЯ

, драпируемость Д,

коэффициент К

и соотношение Х

для различных тканей

(по А. М. Шпаер и др.)

В , мкН см

Д.

Ткань

*д

Ткань

*д

по основе

по утку по основе

,по утку

Сатин

Ситец

Майя

Кашемир

Бостон

Коверкот

Сукко

Трико

Драп дамский

Креп-сатин

Крепдешин

Полотно

Штапельное полотно

206 152 23

1,54

287 67 26

5,5

1,4

185

84 22 7

1,2

322 246 7

4 67

1,18

796 520 7

2 53 0,98

98Q 585 7,5 0,5

47 1,22

1869 1432

1,5

46 1,06

5729 3555

0 0 32

1,08

4770

2099 1

0,5 35

1.4

565 89 48

7 56 2,2

252

28 3 51

1,5

280 230 8

1,03

391

50 3 50 1,66

Значения Х

0,95—1,1

указывают на одинаковую драпируе-

мость в обоих направлениях.

Приведенные в табл.

IV. 10

данные показывают, что основ-

ным фактором, определяющим драпируемость тканей, является

их волокнистый состав.

Несминаемость

Если текстильные изделия перегнуть, скомкать, а затем вновь

расправить, на них нередко остаются складки и (морщины. Это

явление называют сминаемостью. Поскольку потребителя все-

гда интересует сохранение формы изделия, при оценке каче-

ства материалов применяют термин «несминаемость*. Такое

явление возникает как следствие наличия у изделий пласти-

ческих и эластических деформаций изгиба, осложненных еще

деформациями сжатия. Поскольку деформация изгиба основ-

ная, сминаемость рассматривается вместе с изгибом.

Та часть сминаемости, которая зависит от наличия эласт^

ческих компонентов изгиба и сжатия, в течение некоторого вре-

мени, зависящего от обратного релаксационного процесса, исче-

зает. Части сминаемости, связанные с наличием пластических

компонентов, остаются. Чтобы изделие окончательно распра-

вить, его приходится подвергать влажно-тепловой обработке —

гладить и т. п. Сминаемость портит внешний вид изделий, уско-

ряет их износ при истирании, особенно по складкам.

Изучение сминаемости особенно необходимо для тех изде-

лий, для которых имеет большое значение хороший внешний

142

вид, например для костюмных, платьевых, пальтовых и других

тканей, верхнего трикотажа и т. п.

Деформации изгиба и отчасти сжатия, определяющие сми-

наемость, зависят от механических свойств материала (воло-

кон), его строения, геометрических характеристик (в особенно-

сти толщины), .условий среды, в которой он находится. Из-

вестно, что механические свойства изделий могут резко изме-

няться в зависимости от химических обработок, которые мо-

гут заключаться в нанесении на изделие различных аппретов,

в модификации веществ, составляющих волокна, и др. В по-

следние годы для уменьшения сминаемости широко применяют

разнообразные химические методы отделки Изделий, особенно

тех, которые исйользуются для разных видов одежды. Однако

для этой группы тканей еще не создано такого метода и при-

боров, которые давали бы точную оценку сминаемости.

Методы определения сминаемости в основном разработаны

и применяются для тканей, поскольку трикотаж сминается зна-

чительно меньше. Попытки оценить сминаемость нетканых ма-

териалов делаются только в последнее время. Рассмотрим ос-

новные методы и аппаратуру для оценки сминаемости в со-

ответствии с выбранной системой классификации этих ме-

тодов.

К первой группе относится органолептический способ опре-

деления сминаемости после ручного смятия проб. Небольшую

пробу изделия (например, 25X25 см) в течение 1 с сжимают

рукой, затем аккуратно расправляют и оставляют лежать на

столе или подвешивают для отдыха на 1 ч. Внешний вид

пробы после такого смятия по Э. Вагнеру оценивают на глаз

следующим образом: сильно сминаемый, сминаемый, несми-

наемый. Как всякий органолептический метод, подобный ме-

тод оценки сминаемости несовершенен. Его можно улучшить,

если ввести сравнение смятых проб с эталоном.

Попыткой улучшить этот метод является неоднократно

предлагавшийся метод смятия в круглом цилиндре, в который

определенным способом укладывают пробы, затем их сжимают

круглой пластиной, нагруженной постоянным грузом. Приме-

няют также скручивание прямоугольной полоски изделия,, ко-

торую предварительно зажимают по краям в два зажима. Один

из зажимов может поворачиваться вокруг своей оси парал-

лельно плоскости полоски. При повороте зажима на полоске

возникают складки. После смятия йолоски расправляют, укла-

дывают на стол и дают им отдых в свободном состоянии.

В этих случаях устраняется одна часть органолептического ме-

тода — смятие, но остается другая часть — визуальная оценка

результатов смятия.

Для ее ликвидации Г. Геблер и Г. Кольб применили четы-

рехкратное ощупывание пробы перемещающимся по ее поверх-

143

Рис. IV.39. Форма

элементарной про-

бы (а) и смятие-

мер СМТ (б) для

определения не-

сминаемости тка-

ней

ности легким щупом, отражающим луч света. Фотоэлементным

устройством, на которое падал отраженный луч, записывался

рельеф поверхности. При наличии складок на диаграмме появ-

лялись соответствующие пики. Аналогичный прибор был соз-

дан в ЦНИИШПе. В приборах, изготовленных фирмой «К. Хо-

нигманн», применяется бесконтактный метод оценки наличия

складок на поверхности пробы. Ее помещают на вращающемся

диске, на который направляют пучок света. Отраженный луч

падает на фотоэлементное устройство и регистрируется. Отра-

жение изменяется в зависимости ит гладкости поверхности или

наличия складок, что и позволяет оценить сминаемость пробы

изделия.

Перечисленные методы часто не дают устойчивых резуль-

татов и получаемые с их помощью данные недостаточно точно

оценивают сминаемость. Необходима дальнейшая разработка

методов определения сминаемости, с помощью которых можно

объективно оценить реальную картину сминаемости, видимую

человеческим глазом.

Методы определения сминаемости, относящиеся ко второй

группе, все имеют сходство в том, что включают следующие

этапы: а) складывание проб так, что соседние их части пово-

рачиваются одна относительно другой на 180°; б) воздействие

на сложенные пробы в течение определенного времени посто-

янного давления, что вызывает образование складок; в) отдых

после снятия давления; г) оценка деформации изгиба (ее со-

ставных частей).

Над этими методами работал ряд исследователей во

ВНИИПХ и ЦНИХБИ. В настоящее время несминаемость

хлопчатобумажных тканей оценивают по ГОСТ 19204—73.

По этому стандарту вырезают Т-образные пробы (рис.

IV.39,a), которые складывают по линии между широкой и уз-

кой частями, выдерживают под нагрузкой, затем освобождают

от нагрузки и зажимают широкой частью в измерительный при-

бор СМТ (рис. IV.39, б).

144

Рис. IV.40. Схема зару-

бежного стандартного

прибора для определе-

ния сминаемости тканей:

а — специальное дисковое

устройство для смятия

пробы; б — станочек для

отдыха пробы

Несминаемость оценивают коэффициентом несминаемо-

сти, %:

Кн = (hjho) 100, (IV. 141)

где Л

— высота (расположения пробы после нахождения в зажимах измери-

тельного прибора под нагрузкой (в течение 5 мин), прекращения нагрузки

и отдыха в разгруженном состоянии (в течение 60 мин); ho— начальная вы-

сота расположения края пробы, мм.

Этот же метод используют для оценки несминаемости не-

тканых полотен.

Несминаемость шерстяных и полушерстяных тканей оце-

нивают по фактиче£кой высоте складок на приборе ШМ-1 до

и после нагружения. Измерение производится с помощью мик-

роскопа, встроенного в прибор. По мнению ряда исследовате-

лей, преимущество вертикального расположения испытуемых

полосок заключается в том, что при нем устраняется влияние

на угол восстановления пробы. При испытании тяжелых поло-

тен это влияет на результаты из-за искривления оси изгиба.

За рубежом применяются также методы с горизонтальным

расположением оси изгиба. Здесь следует отметить метод мон-

санто* и сходный с ним метод английского исследовательского

института Шерли (рис. IV.40). По этому методу прямоуголь-

* «Монсанто» — крупная текстильная фирма США.

145

Рис. IV.41. Схема прибора СТП-6 для не-

ориентированного смятия:

I — полоска, скрепленная по форме цилиндра

диаметром от 30 до 60 мм; 2 — осиовавие

с направляющим для пробы стержнем; 3 — винт,

совершающий возвратно-поступательное движе-

ние; 4 — нагрузка яа пробу от 0,5 jCo 10 даН;

5 — червячная передача; 6 — муфта; 7 — элек-

тродвигатель; 8 — система рычагов для передачи

нагрузки

ную полоску размером 40X15 мм,

помещенную в пластинчатый дер-

жатель, складывают, а затем сжи-

мают в течение 5 мин. Отдых по-

лоски и замер угла восстановления

осуществляется на специальном дисковом устройстве. В зажим

2 вставляют держатель 3 с полоской /, проходящей через центр

круглой шкалы 5, имеющей деления в градусах. Положение

шкалы фиксируется защелкой 6 с учетом толщины полоски

ткани. Поворачивая зажим 2 с держателем 3, располагают сви-

сающий конец (длиной 18 мм) полоски 1 строго вертикально,

что уменьшает влияние ее массы на угол восстановления. Вер-

тикальное положение конца полоски / поддерживают в течение

всего отдыха. Конечный угол, на который приходится повора-

чивать зажим 2, отмечается с помощью подвижного прозрач-

ного диска 4 по шкале 5. Этот угол и является углом восста-

новления а. Его средним значением для всех испытанных по-

лосок определяется сминаемость.

По немецкому стандарту DIN 53890 для испытания исполь-

зуют полоски размером 50X20 мм. В зависимости от поверх-

ностной плотности ткани меняют длину изгибаемого конца

полоски. При длине от 5 до 15 мм нагрузку принимают оди-

наковой и равной 5 Н, а продолжительность ее воздействия

"составляет 1 ч. Установлено, что углы восстановления, опреде-

ляющие ход процесса восстановления, целесообразно отмечать

после отдыха в течение 5 мин (as) и 60 мин (aeo).

Тогда эмпирическое уравнение, характеризующее восстанов-

ление распрямленности полотна, будет иметь следующий вид:

lga

= lga

-3,51g-^,

где ao — условное значение угла восстановления.

Угловой коэффициент сминаемости, %,

= a

/(18Q°)

= а

в0

/324.

(IV. 142)

(IV. 143)

Это уравнение, полученное на основе работ проф. Г. Зом-

мера, выражает зависимость между углом восстановления а и

146

временем отдыха t через степенную функцию

lgc = lga—n\gt, (IV. 144)

где сил — константы, характеризующие сминаемость данной ткани.

Поскольку речь идет о релаксационном процессе, такое

объяснение вполне обоснованной

Для оценки несминаемости текстильных полотен при одно-

кратном и многократном неориентированном смятии применяют

прибор СТП-6, разработанный А. Н. Соловьевым и В. В. Шах-

базяном [24]. Схема прибора приведена на рис. IV.41. Методика

испытаний " описана в «Лабораторном практикуме по текстиль-

ному материаловедению» [20].

5. ФРИКЦИОННЫЕ СВОЙСТВА

Как уже отмечалось [6], к свойствам текстильных материалов,

которые имеют большое значение при их переработке и экс-

плуатации, относятся трение и цепкость. Обычно они проявля-

ются совместно. Это нормальные и тангенциальные силы, ко-

торые создают тангенциальное сопротивление, препятствующее

перемещению исследуемых материалов в местах их контактов

(в пятнах касания) с другими телами. Такие контакты бывают

трех видов: взаимное внедрение частиц контактирующих тел;

их молекулярное взаимодействие; взаимное зацепление неров-

ностей, имеющихся у контактирующих тел.

Один из выдающихся отечественных исследователей такого

сложного комплекса явлений проф. И. В. Крагельский в своей

монографии «Трение и износ» писал: «Пятна каеания, которые

образуются, существуют и исчезают при совместном действии

нормальных и тангенциальных сил, будем называть фрикцион-

ными связями». Поэтому основные свойства, вызывающие про-

явление этих связей, называют фрикционными свойствами. Тер-

мин «фрикционные свойства» широко используют при описа-

нии исследований текстильных материалов.

В СССР и за рубежом применялся ряд приборов, которые

по предложение И. В. Крагельского, можно классифицировать

на основе определения характера относительного перемещения

контактирующих поверхностей. Эта классификация, представ-

ленная на рис. IV.42, была дополнена Н. В. Хвальковским и

П. А. Алешиным. Здесь она приводится в несколько сокращен-

ном виде, охватывая только те группы приборов или отдельные

приборы, которые пригодны для испытания проб текстильных

изделий, в основном мерных.

Многие исследователи использовали приборы, относящиеся

к первому типу I группы, т. е. устройства с наклонной плос-

костью.

147

Так, в СССР уже в 50-е годы был принят стандарт на ме-

тод определения трения тканей на основе определения угла

трения ткани по наклонной плоскости. Основанием для стан-

дарта послужили исследования, проведенные Г. А. Шумиловым

и В. В. Бернацкой.

Схема прибора с наклонной плоскостью приведена на рис.

IV.43, а, схема действующих при испытании ткани сил пред-

ставлена на рис. IV.43, б.

Если сила тангенциального сопротивления

T =

sin а, (IV. 145)

148

нормальное давление

N ~G cos.a,

(IV. 146)

то коэффициент тангенциального сопротивления можно опре

делить по формуле

Размеры и масса колодки строго фиксированы, так как они

влияют на величину определяемого коэффициента. По мере

притирания поверхностей происходит изменение коэффициента,

которое носит затухающий характер, поэтому при одном ис-

пытании делают 15 последовательных определений, из кото-

рых первые 10 не учитывают, а по последним пяти вычисляют

общее среднее.

Для одного испытания вырезают три пробы в направлении

основы и три в направлении утка. Коэффициент трения в на-

чале движения, условно названный статическим, отличается от

коэффициента трения движения. Для определения коэффици-

ента трения движения плоскость наклоняют на угол р. При

этом угол р берут несколько большим угла а. Затем по отмет-

кам, сделанным на плоскости на расстоянии S, наблюдают за

временем t прохождения этого расстояния и по формуле

И. В. Крагельского определяют коэффициент трения движения:

где g

—

ускорение свободного падения.

Третий метод I группы разработан американским ученым

Э. Дреби в Национальном бюро стандартов США. Несколько

= TIN =

sin a/(G cos a) = tg a.

(IV. 147)

/д

—

tg p—2SI (gt

cos P),

(IV. 148)

Рис. IV.43. Определение тангенци-

ального сопротивления изделий ме-

тодом наклонной плоскости:

а — схема прибора; б — схема действую-

щих сил; 1 и 5 — зажимы; 2 — колодка,

обтянутая испытуемым материалом; 3,

4 — проба испытуемого материала на

плоскости Я; в —рукоятка; 7 —тяга; в —

гайка; 10 — винт; И — указатель; 12 —

шкала

149

Рис. 1V.44. Схема прибора для определе-

ния коэффициента тангенциального сопро-

тивления тканей (по Э. Д. Дреби)

^ /—| * 7

г з 1 /

у и л, шЖмгмшлшЖшммш

ранее аналогичный прибор под названием трибодинамометр

был предложен И. В. Крагельским.

В американском стандартном приборе один из образцов 3

(рис. IV.44) изделия укладывают на полированную поверхность

4 и с помощью вращающегося от рукоятки 1 валика 2 смещают,

увлекая наложенный на него второй образец 6, придавленный

грузом 5 и закрепленный в зажиме 7, связанном с пружиной

10. Усилие, требующееся для смещения образца 6, по растяже-

нию пружины 10 отмечается связанным с ним через рычаг 9

индикатором 8. Прибор имеет те же недостатки, что и приборы

с наклонной плоскостью.

Четвертый метод I группы (см. рис. IV.42) широко исполь-

зован исследователями при применении насадки к разрывным

машинам. Пластины, жестко связанные с верхними тисками

разрывной машины/'с помощью пружин прижимают к полоске

изделия щечки, на*поверхности которых помещается второй

материал трущейся пары. Полоску материала зажимают в ниж-

ний зажим разрывной машины. При опускании нижнего за-

жима определяют силу тангенциального сопротивления. Подоб-

ный прибор для волокон, впервые предложенный А. Эдер^

леем, описан в работе [6, с. 231]. Вариант прибора для изде*

лий разработан А. И. Павловым и Г. И. Лукашевичем. Он

удобен в работе, но и ему присущи недостатки других прибо'

ров I группы.

Метод II группы представлен на рис. IV.42 дисковым при-

боррм. На горизонтальном диске, который может вращаться

с разной частотой вращения, закрепляют один материал, а дру-

гой помещают на колодке, удерживаемой пружиной (или тя-

гой, соединенной с датчиком усилий), с помощью которой и

определяют силу тангенциального сопротивления. Прибор по-

зволяет экспериментировать с широким диапазоном частот вра-

щения. Недостатком прибора является необходимость приме-

нять на колодке образцы малого размера, так как иначе части

образца, располагающиеся на разных радиусах диска, взаимо-

действуют при разных скоростях.

ISO

В первом методе III группы, предложенном Д. Морроу, об-

разец изделия в рамке прижимается к вращающемуся ролику,

обтянутому вторым материалом пары. Рамка удерживается

цепочечными весами, с помощью которых определяется сила

тангенциального сопротивления.

Во втором методе этой же группы образец изделия, под-

вешенный на коромысле весов, силой тангенциального сопро-

тивления захватывается вращающимися навстречу друг другу

роликами. О величине силы судят по нагрузке, которую нужно

приложить ко второму плечу, чтобы удержать весы в равнове-

сии. Подобный прибор предложен проф. В. Е. Зотиковым для

волокон и может использоваться для текстильных изделий.

Прибор прост в эксплуатации, но на поверхности роликов не

всегда удобно располагать материал второй пары.

По методу IV группы полоска изделия огибает вращаю-

щийся ролик. С одной стороны она нагружена грузом, а с дру-

гой удерживается пружиной. Определяя силы, действующие по

обе стороны ролика, можно найти силу тангенциального со-

противления и по формуле Л. Эйлера рассчитать его коэффи-

циент. При этом следует учитывать, что формула является

приближенной.

В литературе приводится сравнительно мало данных о ко-

эффициентах тангенциального сопротивления текстильных из-

делий. Некоторые данные из работ различных авторов приве-

дены в табл. IV.I1.

Табл. IV.11. Коэффициенты тангенциального сопротивления тканей

Коэффициент

Автор

Вид ткани

Переплетение

Материал

тангенциаль-

ного

сопротивления

Д. Морроу*

Р. Хоффман и

Л. Бести**

То же

Хлопчатобу-

мажная суровая

То же

Хлопчатобу-

мажная фланель

Хлопчатобу-

мажная

Вискозная

Ацетатная

Нейлоновая

Полотняное

Саржевое

Сатиновое

Полотняное

Саржевое

Кожа

хромовая

То же

Сталь

Кожа

0,31

0,45

0,50

0,22

0,6

0,59

0,62

* Испытания проводились на приборе Д. Морроу.

>• » > » » I группы по третьему методу.

151