Садыкова Ф.Х. и др. Текстильное материаловедение и основы текстильных производств

Подождите немного. Документ загружается.

Важной характеристикой нетканых полотен является массо-

вая доля прошивной нити т

, %, определяемая по формуле

а. н

. н •

ЮО/М, (97)

где М — поверхностная плотность прошивного полотна, г/м

Содержание волокнистого холста или каркасного полотна

определяют по формуле

=100-т

. (98)

3. МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Характеристики механических свойств полотен определяют глав-

ным образом при двух видах деформации — растяжении и изги-

бе. Значительные деформации кручения и сжатия испытываются

полотнами редко. Аналогично волокнам и нитям механические

свойства текстильных полотен делят на три группы: полуцик-

ловые, одноцикловые и многоцикловые. Для оценки механиче-

ских свойств при деформации растяжения широко применяют

характеристики всех трех групп, а при деформации изгиба —

только двух последних. Особенностью определения механиче-

ских свойств текстильных полотен является то, что необходимо

проводить испытания в продольном и поперечном направ-

лении, а именно: тканей — по основе и утку, трикотажа — по

горизонтали (вдоль петельных рядов) и по вертикали (вдоль

петельных столбиков), а нетканых материалов — по длине и

ширине.

РАСТЯЖЕНИЕ

Полуцикловые характеристики. К полуцикловым разрывным ха-

рактеристикам механических свойств текстильных полотен от-

носятся следующие показатели: разрывная нагрузка Р

, являю-

щаяся стандартным показателем их качества; относительное

разрывное удлинение е

; работа разрыва абсолютная R

и от-

носительная г

Для сравнения разрывной нагрузки текстильных полотен

разной массы (поверхностной плотности) и толщины, которые

колеблются в широких пределах, применяют характеристику

относительной разрывной нагрузки (удельная разрывная на-

грузка) Р

, даН-м/кг, определяемую по формуле

= Р

-10

/М

, (99)

где P

— разрывная нагрузка полотна, даН; Мi — поверхностная плотность

полотна, г/м

; а

— рабочая ширина пробной полоски, мм.

Разрывное удлинение е

, %,— отношение приращения дли-

ны /

, мм, растягиваемой пробной полоски в момент разрыва

202

к начальной (зажимной) длине L

, мм:

вр = /

* 100/Lo.

(100)

Работа разрыва текстильных полотен — абсолютная i?

, Дж,

и относительная (удельная) r

, Дж/г,— определяется анало-

гично волокнам и нитям [см. формулы (51) — (55)], при этом в

характеристике относительной работы разрыва учитывается

масса рабочей части пробной полоски, г.

Для установления влияния на прочность полотен плотности

структурных элементов полотен Я определяют расчетную раз-

рывную нагрузку структурного элемента Р

, сН. Она пред-

ставляет долю разрывной нагрузки, приходящуюся в ткани на

одну нить основы или утка, а в трикотаже — на один петель-

ный столбик или петельный ряд:

где Рр — разрывная нагрузка, даН; К — отношение длины участка (ширины)

полотна, применяемого при определении плотности; Я — число нитей по ос-

нове и утку на 100 мм (для ткани) и число петельных столбиков или пе-

тельных рядов соответственно по горизонтали и вертикали на 100 мм (для

трикотажа) к ширине пробной полоски.

Помимо перечисленных характеристик, для полотен, глав-

ным образом технических тканей, которые в эксплуатации под-

вергаются местным повреждениям (получают проколы, надре-

зы, надрывы и рвутся, начиная с одного из краев), определяют

раздирающую нагрузку Р'

. Она характеризует усилие, необхо-

димое для разрыва специально надрезанной пробной полоски,

в которой нити рвутся поочередно (в основной — нити основы

расположены поперек пробы, в уточной — поперек ее нити

утка).

Для полотен, особенно трикотажных, нетканых, когда рас-

тягивающая нагрузка направлена перпендикулярно их поверх-

ности, применяются характеристики, получаемые при продавли-

вании пробы полотна металлическим шариком, к которым от-

носятся следующие.

Разрывная нагрузка при продавливании Р

, даН,— это наи-

большая нагрузка, разрушающая материал при продавливании

его шариком.

Растяжимость полотен при продавливании оценивают увели-

чением; площади поверхности круглой пробы AF, %, к момен-

ту ее разрушения по формуле

где f — стрела прогиба, фиксируемая по шкале удлинений, мм.

Полуцикловые характеристики суровых и готовых тканей,

как и другие их механические свойства, различны, так как во

многом зависят от характера отделки. Например, хлопчатобу-

мажные ткани в процессах отделочных операций подвергают

= Р

К- юоо/Я,

(101)

AF= 14,2/-106,7,

(102)

203

значительному вытягиванию вдоль основы — в результате плот-

ность по утку уменьшается, а по основе возрастает, за счет

чего изменяются и показатели разрывной нагрузки. Усаживание

в отделке (особенно при валке) шерстяных тканей повышает

плотность и, следовательно, прочность в обоих направлениях.

Противоусадочные и несминаемые отделки оказывают более

сильное влияние на свойства готовых тканей по сравнению с

крашением. Несминаемая же отделка с применением карбамола

приводит к уменьшению разрывной нагрузки на 7—8 % по ос-

нове и до 20 % по утку; сминаемость сатинов уменьшается на

23—25 % и одновременно в 2—4 раза повышается их устойчи-

вость к светопогоде. Следовательно, снижение прочности тканей

в отделке компенсируется положительными эффектами в отно-

шении других свойств.

В табл. 10 приведены полуцикловые разрывные характерис-

тики при растяжении различных видов полотен.

Определение полуцикловых характеристик механических

свойств полотен выполняют на разрывных машинах разных ти-

пов: 1) с постоянной скоростью опускания нижнего зажима;

2) с постоянной скоростью возрастания нагрузки, 3) с постоян-

ной скоростью деформирования. Наибольшее распространение

при стандартных испытаниях получили маятниковые разрывные

машины 1-го типа, к которым относится РТ-250 (см. рис. 26).

В исследовательских целях применяют универсальную разрыв-

ную машину Инстрон, относящуюся к машинам с постоянной

скоростью деформирования, принципиальная схема которой по-

казана на рис. 27.

При обычных стандартных испытаниях полотен на разрыв-

ной машине одноосному растяжению подвергают пробные полос-

ки (стрип-метод), ширина которых для всех видов материалов

равна 25 мм, а ширина 50 мм используется лишь при повтор-

ных испытаниях и в спорных случаях.

Зажимная длина проб из шерстяных тканей, трикотажных и

нетканых полотен установлена 100 мм, из остальных видов тка-

ней — 200 мм. Для закрепления в зажимах и груза предвари-

тельного натяжения к зажимной длине пробы прибавляют 100—

150 мм.

Наряду с этим для тканей и трикотажных полотен применя-

ют более экономичный метод испытания на разрыв малыми по-

лосками с шириной 25 мм при зажимной длине 50 или 100 мм.

Для сопоставления величин разрывной нагрузки и удлинения,

полученных для широких и малых полосок, применяют попра-

вочные коэффициенты.

Пробные полоски, зажатые в зажимы разрывной машины

(рис. 115), при растяжении удлиняются в направлении растя-

жения, несколько сужаясь в поперечном направлении. Поэтому

возникают зоны с неравномерной напряженностью нитей, в ко-

торых происходит либо образование сплошного отрыва 1, либо

204

Табл. 10. Полуцикловые разрывные характеристики

текстильных полотен

Полотно

Поверх-

ностная

плот-

ность,

г/м

Разрывная

нагрузка, даН

Разрывное

удлинение,

Направление

О <0

о. о

к я

<и

о о

с к

D.O

и я

а я

Относительная

прочность,

даН-м/г

•Ь

О 4J

о. о

В Я

S о

в я

Хлопчатобумажные

ситец арт. 3

бязь отбеленная арт. 50

сатин кардный арт. 176

мебельная арт. 1251

Льняные

полотно простынное

арт. 05101

полотно костюмное

льнолавсановое

арт. 06243

Шерстяные

трико Ударник

арт. 1304

костюмная (шерсть

50 %, лавсан 50 %)

Шелковые

крепдешин арт. 1121

платьевая вискозная

арт. 4464

плащевая капроновая

хлопчатобумажный ла-

стик арт. 45

шерстяное интерлочное

арт. 202

вискозное интерлочное

арт. 29

капроновое трико-шар-

ме арт. 93

вязально-прошивное из

хлопка III сорта, про-

шитое хлопчатобумаж-

ной пряжей линейной

плотностью 25 текс X

X 2 переплетением'

сукно-цепочка

клееное прокладочное

(вискозное волокно

70 %, капроновое

30%)

Ткани

106 39,5 27

140 39

132

34,5 41,5

237 63,3 56

200

244 93,3 72,1

340

251 82,4

89,6

34,6

160

51,8

65 67,1

24,8

Трикотажные полотн

188

39,0 11,3

320

29,3 15,9

183

27,9 13,1

140 30,3

Нетканые полотна

200 16,2

28,9

90 25,1

10,5

4 21 7,4

5,1

8 15,8

5,6

4,3

3,7

20,5

5,2

6,3

5 24

5,3

4,7

4,5

8,2 5,8

5,8

19,5

30,1

7,6

5,9

20,5

29,5

3,4

2,2

34 7,2

6,6

20,3

24,6

14,6

11,7

15,7

15,1 6,5

3,9

20,3 26,9 20,6

7,6

69 324 4,2

1,2

84 268

1,8 1

45 161

3,0

1,4

68 87

4,3 3,7

1,6

2,9

16 48

5,6

2,3

205

11 I 1'ПТ'ПТ!' 11

11111111111 11

120

200

Рис. 116. Схема раскроя про-

бы и ее заправки в зажимы

разрывной машины

Рис. 115. Исходная и деформи-

рованная пробные полоски при

одноосном растяжении по

стрип-методу

нескольких надрывов 2 с края или многочисленных мелких

надрывов 3 в пробе.

Число испытуемых полосок: для тканей — 3 по основе и 4

по утку; трикотажных полотен — по 5 горизонтальных и верти-

кальных; нетканых полотен — по 10 в продольном и попереч-

ном направлениях. Скорость опускания нижних зажимов под-

бирают так, чтобы продолжительность растяжения пробных

полосок до разрыва составляла для ткани 30+ 15 с,, трикотажа

60 ± 15 с, нетканых полотен 60 ± 10 с.

Метод одиночного раздирания предусматривает испытания

тканей 3 основных проб (с поперечным расположением нитей

основы) и 4 уточных (с поперечным расположением нитей ут-

ка). На пробе размером 200X70 мм (рис. 116) на длине

50 мм от конца продольной линии надреза намечают попереч-

ную линию, указывающую конец раздирания.

Пробу разрезают на два; язычка длиной 120 мм, складывают

вдоль и один язычок закрепляют в верхнем, а другой на рас-

стоянии 100 мм в нижнем зажиме разрывной машины. Так как

в пробе поперечные нити рвутся одна за другой, раздирающая

нагрузка равна наибольшей разрывной нагрузке какой-либо из

этих нитей и всегда меньше разрывной нагрузки при разрыве

проб по стрип-методу.

206

Разрывная нагрузка полотен при продавливании определяет-

ся на разрывных машинах маятникового типа, в которых верх-

ние и нижние зажимы заменяют специальной насадкой

(рис. 117). К верхнему зажиму крепят рамку 4 с шариком 1,

к нижнему — рамку 5 с пазом для кольцеобразного замочного

зажима 2, в котором предварительно закрепляют пробу 3 диа-

метром 25 мм. Перед началом испытаний шарик должен ка-

саться пробы.

Опускаясь, нижний зажим тянет за собой рамку 5. Проба,

огибая шарик и растягиваясь под его давлением, разрушается.

В момент разрыва машина останавливается, снимают показания

стрелы прогиба и разрывную нагрузку в момент продавливания

пробы.

Наиболее существенными факторами, влияющими на растя-

жение полотен при разрыве, являются: длительность испытания,

форма пробы и ее размеры, предварительное натяжение, темпе-

ратура и влажность окружающей среды.

Одноцикловые характеристики. Полная деформация е

, 1%.

возникающая при растяжении полотен под действием нагру-

зок, меньших разрывной, как и у волокон и нитей, слагается

из трех составных частей, %

•

8п = 8б + 8м4-8

, (ЮЗ)

где 8б — быстрообратимая; е

— медленнообратимая; е

— остаточная.

Изделия из тканей или трикотажных полотен с высокими

значениями быстрообратимых деформаций хорошо сохраняют

свою форму при носке, не сминаются, имеют повышенную из-

носостойкость. Если для тканей и трикотажных полотен харак-

терны значительные медленнообратимые (эластические) дефор-

мации, особенно с длительным периодом релаксации, то это

указывает на то, что они в дальнейшем в процессе эксплуата-

ции "(носки, стирки, химчистки) способны уменьшать свои раз-

меры, т. е. усаживаться. Изделия из полотен, которым свойст-

венны большие необратимые пластические деформации, при

носке быстро вытягиваются, теряют свою форму, деформирован-

ные участки быстрее изнашиваются.

Полная деформация и соотношение между ее составными

частями зависят как от волокнистого состава полотен, их стро-

ения, характера отделки, так и параметров испытания на ре-

лаксометре, а также в значительной мере от относительной

влажности и температуры воздуха. В случае повышения влаж-

ности воздуха в результате поглощения паров воды материалом

межмолекулярное взаимодействие ослабляется, подвижность

макромолекул в волокнах и нитях увеличивается, что приводит

к снижению трения между нитями. В итоге увеличиваются пол-

ные деформации и их составные части, возникающие в полот-

нах под действием внешних сил. В водной среде или растворах,

207

особенно при повышенных- температурах, эти процессы активи-

зируются еще более. Чтобы исключить влияние температуры и

влажности, сравнительные испытания полотен различных видов

рекомендуется проводить при нормальных атмосферных усло-

виях (температура 20±2°С, относительная влажность возду-

В табл. 11 приведены показатели одноцикловых характери-

стик механических свойств текстильных полотен при растяже-

нии, а на рис. 118 показаны кривые изменения деформации во

времени, из которых видно, что наилучшими упругими свой-

ствами обладают капроновые ткани, а наихудшими — вискоз-

ные.

Составные части полной деформации полотен определяют

на релаксометрах, работающих по принципу действия на пробу

постоянной нагрузки или постоянного удлинения. К приборам

1-го типа относится релаксометр РТ-6, разработанный Г. Н. Ку-

киным и А. И. Кобляковым, принципиальная схема которого

показана на рис. 119. Пробную полоску 2 закрепляют в непо-

движном нижнем зажиме 1 и подвижном 3, который подвешен

на ленте 4, перекинутой через блок 7, свободно сидящий на

оси 6. Второй конец ленты соединен скобой 10 с подвеской 11

для грузов 13. Упор 12, опираясь на рычаг 15, препятствует

действию грузов на пробу. Для нагружения пробы отводят крю-

чок 14, при этом рычаг 15, опускаясь, освобождает упор 12 и

проба деформируется под действием грузов. Величина удлине-

ха 65 %).

е, % Нагрузка.

ОтОых

после разгрузки

Рис. 117. Схема насадки раз-

рывной машины для определе-

ния разрывной нагрузки при

продавливании

1 — бязь арт. 50; 2 — льняное полотно

арт. 206; 3 — шерстяной фай арт. 1101;

4 — вискозное полотно арт. 4212; 5 —

капроновая ткань арт. 3205

Рис. 118. Кривые изменения де-

формации во времени различных

тканей:

208

Табл. 11. Показатели одноцикловых характеристик

механических свойств текстильных полотен при растяжении

Доля составных частей

деформации в полной

Текстильное полотно

Направление

испытания

деформа-

ция,

быстро-

обрати-

мая

медленно-

обрати-

мая

остаточ-

ная

Ткани

Бязь арт. 50

Основа

0,24

0,14

0,62

Бязь арт. 50

Уток

0,14

0,12

0,74

Ситец арт. 3

Основа 2,5

0,30

0,3 0,4

Ситец арт. 3

Уток

17,2

0,22

0,10

0,68

Полотно льняное про- Основа

5,1

0,27

0,12 0,61

стынное арт. 05101

Уток 16 0,1

0,06

0,84

Сукно арт. 6404

Основа 8,5 0,47

0,18 0,35

Сукно арт. 6404

Уток

14 0,47 0,11

0,42

Фай шерстяной арт. 1103 Основа 14 0,49 0,28

0,23

Фай шерстяной арт. 1103

Уток

6,2 0,52

0,24

Полотно шелковое Основа

10,2 0,27

0,1

0,63

арт. 1202 Уток

9,5 0,21 0,16

0,63

Полотно вискозное Основа

15,5 0,11 0,18 0,71

арт. 4218 Уток 11,5 0,15 0,15 0,7

Полотно капроновое

Основа 10 0,7

0,2 0,1

арт. 3205 Уток 13 0,66 0,19

0,15

Трикотажные полотна

Гладьевое хлопчатобу-

Длина

39 0,51 0,17

0,32

мажное арт. 6

Ширина

87,5 0,4 0,21

0,39

Двуластичное хлопчато- Длина

26 0,41

0,17 0,42

бумажное арт. 117

Ширина

154

0,28 0,16 0,56

Двуластичное вискозное

Длина

28,5 0,35

0,26 0,39

арт. 114

Ширина

0,35 0,3

0,35

Трико-сукно вискозное

Длина 23

0,39 0,26

0,35

арт. 37

Ширина

34,5 0,38

0 22

0,4

Нетканые полотна

Вязально-прошивное

Длина

30 0,14 0,09 0,77

(хлопок 70 %, лавсан

Ширина

36 0,13 0,08 Л

0,79

30 %), прошитое хлопча-

тобумажной пряжей

15,4 текс X 2

Клееное прокладочное

Длина 9 0,22

0,22

0,56

(вискозное волокно70%, Ширина 10

0,23 0,23

0,54

капроновое 30 %)

209

Рис. 120. Стойка-релаксометр при

испытании проб с постоянным удли-

нением

<—

Рис. 119. Принципиальная схема ре-

лаксометра РТ-6

Табл. 12. Условия одноцикловых испытаний полотен на релаксометрах

Показатель

Ткань

Трикотажное

полотно

Нетканое

полотно

Нагрузка, % от разрывной 25

5 10

Время действия нагрузки, ч

1 3

0,5

Время отдыха после разгрузки, ч

0,5

Размеры пробных полосок, мм

ширина

50 50

зажимная длина 200

100 200

Предварительное натяжение, %, от

0,05

0,05 0,05

разрывной нагрузки

Число пробных полосок 10

ния отмечается указателем 5 на шкале, нанесенной на ободе

блока. По окончании нагружения нагрузку с подвески 11 сни-

мают, в результате чего проба получает возможность сокра-

щаться за счет исчезновения быстрообратимых и медленнообра-

тимых деформаций. Перо 8, закрепленное на ленте 4, записы-

вает на бумаге 9 график изменения деформации пробы во

времени, как под нагрузкой, так и после разгрузки.

Условия одноцикловых испытаний полотен разной структуры

на релаксометрах приведены в табл. 12.

На стойках-релаксометрах можно вести испытания как с

постоянной нагрузкой на пробу, так и постоянным удлинением,

что упрощает ведение эксперимента, так как исключает подбор

и навеску грузов на пробы. На рис. 120 показана схема стой-

210

ки-релаксометра для испытания при постоянном заданном удли-

нении. Пробные полоски 3 заправляют в верхний 2 и нижний 5

зажимы, соответственно укрепленные на неподвижной 1 и по-

движной 4 планках. Вращая винт 7, штурвальным колесом 8

перемещают нижнюю планку с зажимами, сообщая пробным

полоскам заданную деформацию (полное относительное удли-

нение).

По истечении выбранного режима нагрузки (1—1,5 ч) полос-

ки освобождают из нижнего зажима. Миллиметровой линейкой

6 измеряют длину пробных полосок сразу же после разгрузки

и после 2 ч отдыха.

Многоцикловые характеристики. Изделия из тканей, трико-

тажных и нетканых полотен в процессе носки подвергаются

действию небольших по величине, но многократно повторяю-

щихся деформаций растяжения, что приводит к постепенному

расшатыванию их структуры, ухудшению свойств в результате

усталости и в конечном итоге к разрушению. При многократ-

ных растяжениях ткани в направлении нитей одной системы

изогнутость нитей другой системы увеличивается; отсюда раз-

лохмачивание последних, нарушение связи между ними в тка-

ни. В трикотажных полотнах в случае многократных растяже-

ний изменяется петельная структура, что вызывает многократ-

ные перетяжки петель и, как следствие, разрушение нити и т. п.

Указанные процессы протекают без заметных изменений массы

этих полотен.

Таким образом, устойчивость полотен к многократным де-

формациям растяжения может служить характеристикой их по-

ведения в процессах эксплуатации.

Способность полотен выдерживать, не разрушаясь, действие

многократных деформаций растяжения характеризуется следу-

ющими показателями: выносливостью, пределом выносливости и

остаточной циклической деформацией.

Выносливость п

— число циклов многократных деформа-

ций, выдерживаемых пробой до разрушения. Выносливость в

большой мере зависит от величины заданной циклической, т. е.

прилагаемой в каждом цикле, деформации е

или напряжения

аз. ц, предварительного натяжения пробных полосок и других

факторов. При определении выносливости записывают диаграм-

му выносливости, определяющую зависимость п

от заданной

циклической деформации е

(рис. 121).

Максимальная заданная циклическая деформация (напря-

жение), при которой материал выдерживает, не разрушаясь,

очень большое число циклов, называется пределом выносливо-

сти 8в, %.

На рис. 121 приведены кривые выносливости двух текстиль-

ных полотен. Полотно 1, имея более высокий предел выносли-

вости е

, по сравнению с полотном 2, обладает лучшей струк-

турой и качеством.

211