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

Подождите немного. Документ загружается.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ

1. В чем суть теорий прочности текстильных полотен (изделий)?

2. Чем отличается кинетическая теория разрушения от теории хрупкой

прочности?

3. Какие характеристики механических свойств применяют при растяжении

текстильных полотен?

4. Как рассчитать разрывную нагрузку трикотажных полотен с учетом си-

стем нитей?

5. Какие характеристики механических свойств можно использовать при

растяжении мембраной или шаровой поверхностью?

6. Назовите комплексные показатели, применяемые при оценке механиче-

ских свойств текстильных полотен.

7. Какие показатели жесткости и податливости используют при растяже-

нии текстильных полотен? Как их можно определить?

8. Чем отличаются методы испытаний текстильных полотен на растяжение

до разрушения?

9. Как влияют форма, закрепление проб и их размеры на показатели меха-

нических свойств полотен при растяжении до разрыва?

10. Как можно определить прочность текстильных полотен на раздирание?

1]. Чем отличается одноосное растяжение от двухосного?

12. Назовите виды двухосного растяжения проб, применяемые при испыта-

нии текстильных полотен.

13. Что представляют собой релаксационные процессы напряжения и де-

формации текстильных полотен?

14. Какие теории релаксации напряжения и деформации текстильных поло-

тен вы знаете? Чем отличаются молекулярный и термодинамический под-

ходы к релаксационным процессам в текстильных полотнах?

15. Чем отличаются процессы ползучести и релаксации полотен?

16- Как можно оценить релаксационные процессы в текстильных полотнах

при растяжении?

17. Какие вы знаете модельные методы изучения релаксации и ползучести

текстильных материалов?

18. Как рассчитать параметры механической модели релаксации текстиль-

ных полотен?

19. Как рассчитать процессы релаксации деформации и напряжения с ис-

пользованием уравнения с дробным показателем (тип функции Коль-

рауша)?

20. Назовите особенности деформации текстильных полотен при многократ-

ном растяжении.

21. Как изменяется структура полотен при многократном растяжении по-

лотен?

22. Какие характеристики механических свойств полотен применяют при

многократном растяжении?

23. Какие методы испытаний текстильных полотен используют при много-

кратном растяжении?

24. Что вы знаете о приборах, применяемых для многократного растяжения

текстильных полотен?

25. Назовите особенности деформации сжатия текстильных полотен и изде-

лий.

26. Как определяют характеристики сжатия текстильных изделий?

27. Что представляет собой деформация сдвига? Как ее можно определить?

28. Как можно определить деформацию кручения текстильных изделий?

29. Какие характеристики применяют при оценке деформации изгиба тек-

стильных полотен и изделий?

30. Как можно оценить жесткость при изгибе полотен?

31. Что такое драпируемость текстильных полотен? Как ее можно определить?

32. От чего зависит несминаемость текстильных полотен? Как ее можно

определить?

152

33. Назовите особенности фрикционных свойств текстильных изд«.,.._ ..м .

полотен. От чего они зависят?

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ к гл. IV

1. Кобляков А. И. Структура и механические свойства трикотажа М., 1973.

2. Перепелкин К. Е. Структура и свойства волокон. М., 1985.

3. Бартенев Г. М. Прочность и механизм разрушения полимеров. М., 1984.

4. Бартенев Г. М., Зеленев Ю. В. Физика и механика полимеров. М., 1983.

5. Регель В. Р., Слуцкер А. И., Томашевский Э. Е. Кинетическая природа

прочности твердых тел. М., 1974.

6. Кукин Г. Н., Соловьев А. Н., Кобляков А. И. Текстильное материалове-

дейие (волокна и нити). М., 1989.

7. Вузов Б. А., Резникова Т. М. Прочность тканей в условиях низких тем-

ператур/Декстил. пром-сть. 1977. № 5. С. 83.

8. Zurek W., Kopias К. Structure plaskich Wyrobow Wlokiennszych. Warszawa,

1977.

9. Соловьев A. H. Определение жесткости и растяжимости трикотажа//Изв.

вузов. Технология легкой пром-сти. 1969. № 5.

10. Соловьев А. Н. Определение текущего и конечного модуля жесткости при

растяжении//Изв. вузов. Технология текстил. пром-сти. 1962. № 4.

11. Кудряшова И. И., Кудряшов Б. А. Высокоскоростное растяжение тек-

стильных материалор. М., 1974.

12. Морозовская И, С. Современные методы и приборы для оценки качества

тканей. М., 1963.

13. Кукин Г. Н„ Соловьев А. Н. Текстильное материаловедение. М., 1967.

14. Бузов В. А., Модестова Т. А., Алыменкова Н. Д. Материаловедение

швейного производства. М., 1986.

15. Кобляков А. И. Влияние среды на релаксацию деформации растяжения

тканей//Изв. вузов. Технология легкой пром-сти. 1962. № 6.

16. Кобляков А. И., Кукин Г. Н. Определение составных частей деформации

растяжения тканей//Изв. вузов. Технология легкой пром-сти. 1961. № 6.

17. Аскадский А. А. Деформация полимеров. М., 1973.

18. Matukonis A., Palaima 1-, Vitkauskas A. Tekstiles medzJagotyra. Vilnius,

1989.

19. Winkler F. Auswirung yon Retardations (kriech) versche mit Hilfedes vera

Ugemlinerten Kelvin — Voigt Modells//Faserforschung und Textiltechnik.

1958. N 1.

20. Лабораторный практикум по текстильному материаловедению/Под ред.

А. И. Коблякова. М., 1986.

21. Кобляков А. И., Овнатанова И. К. Об усталостных явлениях в трико-

таже при многократном растяжении//Изв. вузов. Технология легкой

пром-сти. 1970. Лв 6.

22. vekassy A. Hurkolt kelmek mechanicol tulajdonsaganak vizsgalata laraszto

repesztessel//Meduar Textil — Technika. 1964. N 8.

23. Пневматический пульсатор ЕРДТ-2/И. К. Растение, А. В. Петраускас,

J1. Б. Страздас, М. М. Гутаускас//Изв. вузов. Технология легкой пром-сти.

1970, № 4.

24. Соловьев А. Н., Шахбазян В. В. Оценка несминаемости при многократ-

ном смятии образцов//Изв. вузов. Технология текстил. пром-сти. 1975.

№ 4.

Глава V. ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

ТЕКСТИЛЬНЫХ ПОЛОТЕН И ИЗДЕЛИЙ

1. ГИГРОСКОПИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Гигроскопические свойства текстильных полстен и изделий

характеризуют их способность поглощать и отдавать водяные

пары, воду. Поглощение паров осуществляется путем адсорб-

ции, абсорбции и капиллярной конденсации и зависит глав-

ным образом от волокнистого состава [1—3]. Способность текс-

тильных полотен поглощать выделения пота, воды при сопри-

косновении с ними является очень важным свойством бельевых

полотен, чулочно-носочных и других изделий, например поло-

тенец, салфеток, медицинской ваты. Способность текстильных

полотен и материалов оценивают показателями водопоглощае-

мости, водоемкости и капиллярности. При гигиенической

оценке полотен и изделий определяют гигроскопичность, вла-

гоотдачу, скорость или время высыхания смоченной пробы.

Влажность W, %, показывает, какую долю массы текстиль-

лых полотен, других материалов составляет влага, содержа-

щаяся в них при фактической влажности воздуха:

Ц7

ф-'"с

100i

(V.1)

где

гпф

— масса пробы полотен при фактической влажности воздуха, г; т

—•

масса сухой пробы, г.

Кондиционная влажность %, полотен и изделий —

влажность условная, принятая в стандартах. Она применяется

для полотен с высокой растяжимостью, например трикотажных,

когда расчет производится по массе.

Кондиционную массу рассчитывают по формуле

тк = /Пф

_1°Ш^. (V.2)

к ф

100+Гф

Гигроскопичность №

, %,— влажность текстильных полотен

и изделий при относительной влажности воздуха, близкой

к 100% (98%).

»~

? 100, (V.3)

где m

—

масса пробы, выдержанной в эксикаторе при относительной влаж-

ности воздуха 98 %, г.

Для текстильных полотен при влагопоглощении и влагоот-

даче во времени характерен гистерезис — отставание во вре-

мени влагоотдачи от влагопоглощения (рис. V.1). Начальная

влажность пробы Wo меньше (для разных полотен по-разному)

154

Рис. V.l. График из-

менения влагопогло-

щения и влагоот-

дачи во времени по

А. Н. Соловьеву

Щ,Ц

конечной WM при высыхании. Знание характера влагопогло-

щения и влагоотдачи текстильных полотен и изделий важно

для их использования. Например, замедленная десорбция тек-

стильных полотен предохраняет человеческий организм от рез-

ких и поэтому вредных изменений условий внешней среды. Из-

вестно, что к бельевым полотнам предъявляются требования

высоких гигроскопичности и влагопоглощаемости.

В табл. V.1 приведена сравнительная характеристика гиг-

роскопичности тканей.

Капиллярность текстильных полотен и изделий характери-

зует поглощение влаги продольными капиллярами материала

и оценивается высотой h подъема жидкости в пробе, погружен-

ной одним концом в жидкость на 1 ч (рис. V.2).

При непосредственном соприкосновении полотен с водой

происходит поглощение воды путем диффузии ее молекул ве-

ществом полотен, механическим захватом частиц воды. При

механическом захвате большая роль принадлежит процессам

смачивания и капиллярного впитывания. Смачивание опреде-

Табл.УЛ. Гигроскопичность тканей после выдерживания

•.течение 48 ч (по данным И. А. Днмитриевой)

Ткань

Влажность ткани, X. после

выдерживания при относительной

влажности воздуха

Ф «=

65»

Ф —

85Х

Хлопчатобумажная 6 10

Лавсановая 0,7 1

Вискозная 11,9 20

Капроновая 3,7 6

Шелковая 8,9 14

Полотно из смешанной пряжи

70 % капрона, 30 % шелка 4,3 7,2

50% капрона, 50% шелка 6 10,9

30% капрона, 70 % шелка 6,5 11,8.

Рис. V.2. Схема определения капиллярно'

сти полотен

ляется химическим составом воло-

кон и нитей, их способностью к ад-

сорбции, характером поверхности.

Степень капиллярного поглоще-

ния влаги зависит от способности

волокон и нитей смачиваться,

а также от располжения капйлля-

ров в волокнах и нитях, что способ-

ствует увеличению капиллярной

конденсации. В связи с этим направление капилляров сущест-

венно влияет на капиллярное поглощение.

Например, нити в тканях располагаются ориентированно

вдоль полотна и поперек, а в трикотаже в основном горизон-

тально, поэтому капиллярное поглощение тканей, значительно

больше, чем трикотажа. В нетканых полотнах, особенно полу-

ченных механическими способами, имеется.большое количество

капилляров, их ориентация высока, поэтому эти полотна от-

личаются высокой капиллярностью.

Показатель капиллярности используют при оценке качества

медицинской ваты, тканых и нетканых фитилей, а также при

оценке гигиеничности полотен, их намокаемости. Следует от-

метить, что капиллярность зависит не только от свойств, но и

строения нитей, составляющих ткань.

Табл. V.2. Капиллярность, водопоглощаемость и водоемкость тканей

в зависимости от-волокнистого состава нитей (по данным

И. А. Днмитриевой)

Нити, составляющие ткань

Капиллярность ft,

им, при длитель-

ности замачива-

ния, ч

Водопо-

глощае-

мость в

в>

Водоем^

Водопо-

глощае-

мость в

в>

Капроновые

элементарные 3,3 текс 5 5 — — ш

комплексные 3,3 текс 27 160 — —, ц

» 6,7 » 52 360 40—45 — ..

эластик 180 360 400 366

Вискозные комплексные 16,2 текс

Штапельная пряжа

капроновая

вискозная

шелковая — — 150 75

160

52 360

180

360

560

400

700

300 96

смешанная (капроновое волокно — — 140—150 79

и шелк 1:1) ' '•

156

Из данных, приведенных в табл. V.2, видно, что не только

волокнистый состав нитей, но и длительность замачивания су-

щественно влияют на капиллярность.

Водопоглощаемость В

, %, полотен определяется количе-

ством поглощенной пробой воды при полном погружении ее

в воду:

тв

° 100, (V.4)

где ш« — масса пробы после замачивания в воде, г; то

—

масса пробы до

замачивания, г.

Привес влаги П

, %. характеризует количество влаги, по-

глощенной пробой в результате сорбции, капиллярной конден-

сации и водопоглощения:

100, (V.5)

где mt

—

масса высушенной пробы, г.

Методика определения водопоглощаемости и привеса влаги

полотен приведена в «Лабораторном практикуме по текстиль-

ному материаловедению» [2]. В табл. V.3 приведены показатели

гигроскопических свойств тканей.

Водоемкость (намокаемость) текстильных полотен В

, оп-

ределяется количеством поглощенной воды в граммах в пере-

счете на 1 м

= (m

—m) 10VS, (V.6a)

или

= 0,01В,p

, (V.66)

rfte m, — масса пробы после замачивания, г; m

—

масса пробы до замачива-

ния, г; 5 — площадь пробы, замоченной в воде, мм

; ps — поверхностная

плотность исследуемого полотна, г/м

- Для сравнения водоемкости различных текстильных полотен

можно использовать максимальную водоемкость В

е та

х и отно-

шение Ь

=тВ

/р8=0,01 В

, выражающее водопоглощение в до-

лях массы пробы, приведенные А. Н. Соловьевым [3] со ссыл-

кой на Фоурт, Сунне, Фришман и Гарисс (табл. V.4).

Для определения показателей гигроскопических свойств

применяют различные методы испытаний. Поглощение влаги

(сорбция) полотнами определяется путем закладывания проб

в бюксы, которые помещают в эксикатор с водой и выдержи-

вают длительное время (например, для определения гигро-

скопичности и влагопоглощения 4 ч) при относительной влаж-

ности, близкой к 100% (98%). После этого пробы помещают

в эксикатор с серной кислотой для выдерживания при отно-

157

а б л.

V.3. Гигроскопичность, капиллярность

привес влаги тканей

разного волокнистого состава

(3]

Волокнистый

состав ткани

Гигроскопичность

Привес влаж-

ности

, %

Капилляр-

ность

ft.

мм,

при

длительно-

сти зама-

чивания,

мин

Волокнистый

состав ткани

начальная

при

ф =

100%

и длитель-

ности увлаж-

нения,

при

Ч>

и длитель-

ности увлаж-

нения,

максималь-

ный

минималь-

ный

Капилляр-

ность

ft.

мм,

при

длительно-

сти зама-

чивания,

мин

Волокнистый

состав ткани

начальная

0,5

максималь-

ный

минималь-

ный

Лен (100%) 2,9 12,3 26,4 13,6 2.3

186

35 128

Хлопок (100%) 7,3 11,2

22,8

10,6 2,2 256

128

110

Вискозное

шта-

13,2 18 41,7 30,4 4,5 232

126 31

149

пельное волокно

Льняная пряжа

9,9

14,1

31,8 20 3

142

92 28

113

(75

%),

вискозная

нить

(25 %)

Лен

(50 %), лав-

4,6 7,7 15,3 4,5

1.7

173

— —

146

сановое волокно

(50%)

Табл. V.4. Максимальная водоемкость

отношение

Ь„

для текстильных полотен разного волокнистого состава

Вид текстильных полотен

0,01

Виньоновые

найлоновые ткани 46—110 0,4—0,6

Хлопчатобумажные бельевые ткани 150—300 0,8—1,4

Марля

полотенца 100—1480 2,2—3,3

Шерстяные ткани 330—720 1,3—2,2

Верхний шерстяной трикотаж

наче- 2540

3,8

сом

Шерстяной войлок 1750—3740 2,9—4,8

сительной влажности воздуха, близкой

нулю.

При

определе-

нии гигроскопичности

влагоотдачи (влагопоглощения) пробы

высушивают

до

постоянной массы.

Схема определения капиллярности полотен показана

на

рис.

V.2.

Один конец полоски

полотна крепится

зажиме,

другой опускается

сосуд (ванночку)

Воду

сосуде подкра-

шивают

для

хорошей видимости капиллярности. Время опре-

деления капиллярности составляет

1 ч, но для

изучения кине-

тики капиллярности может быть изменено. Кинетика капилляр-

ности трикотажа приведена

на рис. V.3 [3].

При определении водопоглощаемости медицинской ваты

на-

веску массой

1 г

раскладывают

на

сетчатом

дне

воронки, зали-

вают дистиллированной водой; Через

10 мин

пробку вынимают,

158

9 — ацетатного; 10, II — вискозного

а еще через 2—3 мин вату переворачивают пинцетом и остав-

ляют на 10 мин для стенания воды в сосуд. После этого вату

вынимают из воронки, кладут в бюкс и определяют ее массу

после замачивания.

159

Определяют влажность ваты W, подсчитывают ее водопо-

глощаемость В

, %, которая показывает массу воды в грам-

мах, поглощенной 1 г сухой ваты:

о (т

— т)

(100

+ W)

£>в

= >

100т

где т» — масса ваты после замачивания, г; т — масса ваты до замачивания,

г; W—фактическая влажность, %.

Подробное описание методик испытаний приведено в «Лабо-

раторном практикуме по текстильному материаловедению» [2].

2. ПРОНИЦАЕМОСТЬ

Проницаемость текстильных полотен определяет их способ-

ность пропускать через себя частицы воздуха, пара, дыма,

пыли, воды, жидкости, радиоизлучения и др., а сопротивление

их прониканию — упорность или непроницаемость.

Воздухопроницаемость. Это свойство полотен или изделий

оценивают коэффициентом воздухопроницаемости В

, показы-

вающим количество воздуха V в кубических метрах, проходя-

щего через площадь полотна 5=1 м

за время т=1 с при по-

стоянной разности давлений р

—

р\—р2 в паскалях:

При этом чем выше перепад давления, тем больше воздухо-

проницаемость. На рис. V.4 приведена зависимость воздухо-

проницаемости тканей от перепада давления.

Эту зависимость можно рассчитать по известной формуле

акад. X. А. Рахматуллина [3]

B„ = V/(St). (V.7)

р=аВ

ЬВ

'Р.

(V.8)

1000

где р —перепад давлений; а, Ь—

коэффициенты, зависящие от

структуры и толщины полотен и

определяемые экспериментально;

— воздухопроницаемость при

перепаде давления р.

При малых перепадах

давлений р для плотных и

5 толстых тканей обычно

пренебрегают вторым чле-

•4- НОМ формулы.

Рис. V.4. Зависимость воздухо-

проницаемости тканей от пере-

пада давлений:

Р,кПа

1 — чистошерстяной драп; 2 — мада-

полам; 3 — миткаль; 4 т-суровое по-

лотно; 5 — вольта; 6 — шелковая

ткань

160

По Н. А. Архангельскому, воздухопроницаемость

B, = M(Vp+7C-V?О, (V.9)

где М, К — коэффициенты, которые определяют эмпирически при подста-

новке экспериментальных данных, измеренных при разных давлениях, напри-

мер 10 и 50 Па.

При приближенных расчетах можно применять формулу

= B

где В\ — коэффициент воздухопроницаемости при

Р— 1

Па;

Х —

показатель,

зависящий от структуры ткани (для плотных тканей x=0,98«

для редких

тканей *=0,53»0,5).

Очень важно знать зависимость воздухопроницаемости тка-

ней, трикдтажных и других полотен от их структуры.

При постоянном перепаде давлений воздухопроницаемость

в основном зависит от пористости, количества и размеров от-

крытых пор, а также от толщины полотен.

Для тонких хлопчатобумажных тканей воздухопроницае-

мость Bso, дм

/(м

-с);

по Н. С. Федорову

= {a-E

)4b\ (V.10)

по Н. А. Архангельскому

Вы> —

(100 + с—£

)

, (V.11)

где Вы — коэффициент воздухопроницаемости при перепаде давления 50 Па;

а, Ь, с — постоянные коэффициенты; Ев — поверхностное заполнение ткани,

%•

Для шифона, майи и расшлихтованного миткаля а=90—

—90,4,

= 0,82, для расшлихтованных перкалёй а = 90, ft = 0,53,

для майи с= —15, для марли

= 2.

Воздухопроницаемость зависит от характера пористости.

Пористость уменьшается с увеличением закрытых пор в полот-

нах. Ткани полотняного переплетения имеют меньшую воздухо-

проницаемость по сравнению с тканями других главных пере-

плетений.

Трикотажные полотна обладают большей воздухопроницае-

мостью, чем ткани саржевого переплетения. Воздухопроницае-

мость различных тканей при перепаде давлений 10 и 100 Па

приведена в табл. V.5 [3].

На воздухопроницаемость полотен существенно влияют их

влажность и температура, а также температура воздуха.

С увеличением влажности воздухопроницаемость полотен сни-

• жается. Увеличение влажности приводит к набуханию воло-

кон, нитей, к увеличению микро- и макрокапиллярной влажно-

сти, в результате чего уменьшается количество открытых пор.

6 Заказ № 1031

161