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

Подождите немного. Документ загружается.

Пр.

цикл

£,%З.Ц.

Рис. 121. Кривые зависимости

выносливости от заданной цик-

лической деформации

22 23

Рис. 122. Схема пульсатора ПД-5М

Остаточной циклической деформацией е

. ц, %, называют

деформацию, накопившуюся в материале в результате много-

кратных деформаций.

Так как в испытуемых пробах за короткое время между

отдельными циклами растяжения релаксационный процесс ис-

чезновения эластической деформации далеко не заканчивается,

остаточная циклическая деформация, накапливающаяся в про-

цессе многократного деформирования, состоит из действительно

необратимой (пластической) деформации и частично эластиче-

ских деформаций.

Величина остаточной циклической деформации зависит от

особенностей свойств изделия, а также режима испытания (от

величины заданной циклической деформации, частоты циклов

многократного растяжения и др.).

Устойчивость полотен к действию многократных деформаций

можно характеризовать изменением ряда свойств (разрывной

нагрузки, удлинения при разрыве и др.) после заданного числа

циклов многократного растяжения.

Выносливость к многократному растяжению полотен опреде-

ляют на пульсаторах. В МТИ им. А. Н. Косыгина разработан

пульсатор ПРД-5, изготовленный опытным заводом при

ЦНИХБИ. Принципиальная схема пульсатора ПД-5М показа-

на на рис. 122.

Движение узлам прибора передается через червячный ре-

дуктор 17, пару сменных шестерен 18 и 19 и распределитель-

212

ный вал 16. Сменой шестерен регулируется частота многократ-

ного растяжения.

Зажим с элементарной пробой / диаметром 100 мм помеща-

ется в специальное гнездо на силовой втулке и закрепляется.

Прибор позволяет испытывать одновременно 5 элементарных

проб, которые деформируются полусферическими толкателями

2, установленными на штоках 3. Движение штокам 3 передает-

ся от траверсы 10.

При работе в режиме постоянной заданной циклической де-

формации значение стрелы прогиба устанавливают с помощью

механизма настройки амплитуды 11. Для этого рукоятку 12

устанавливают на нужной отметке шкалы 13. Механизм наст-

ройки амплитуды 11 связан с кулачком 15 распределительного

вала 16, несущего на себе также кулачок 20, который с по-

мощью рычага 21 и штанги 22 обеспечивает управление зам-

ком 6, помещенного в направляющих 7. На устройстве нагру-

жения 5 устанавливают! статическую нагрузку с помощью смен-

ных грузов 4. Балансировка осуществляется устройством 8 с

грузами 9.

После выхода толкателя на заданную стрелу прогиба начи-

нается разгрузка и затем отдых проб. При этом замок 6 раз-

мыкает силовую втулку, тем самым обеспечивая выбор

остаточной циклической деформации. Поворот втулки ша-

рикового замка 6 происходит через штангу 22. Заданное

число циклов деформации устанавливается на счетчике 14,

а по шкале 23 снимают показания остаточной циклической де-

формации.

Помимо многократного растяжения прибор позволяет изу-

чать релаксацию деформации, наблюдения за которой проводят

по шкале 23 остаточной циклической деформации после выклю-

чения прибора. Прибор имеет высокую чувствительность (порог

нечувствительности грузовой шкалы равен 0,1 даН, предельная

погрешность деформации 0,02 мм), что особенно важно при

изучении релаксации остаточной циклической деформации.

Сменные полусферы толкателей для проб полотен толщиной от

0,1 до 5 мм имеют диаметрц 15, 30, 50 и 70 мм.

ИЗГИБ

Изгиб, как и растяжение,— наиболее часто встречаемый вид

деформации и для текстильных полотен происходит по большим

радиусам без разрушения, поэтому полуцикловые разрывные

характеристики при изгибе не определяют. В практике исполь-

зования полотен важное значение имеют характеристики полу-

цикловые неразрывные (жесткость, драпируемость), одноцикло-

вые (сминаемость, несминаемость) и многоцикловые (выносли-

вость при изгибе, несминаемость при многократном смятии).

213

Полуцикловые неразрывные и одноцикловые характеристи-

ки. Жесткость характеризует способность текстильных полотен

сопротивляться изменению формы при деформациях изгиба и

влияет на их драпируемость — способность образовывать мягкие

округлые складки с малым радиусом кривизны. Жесткость и

драпируемость полотен зависят от их волокнистого состава,

строения, толщины, характера отделки, упругоэластических

свойств и оказывают существенное влияние на внешний вид

изделий, определяя геометрическую форму модели и ее назна-

чение. От жесткости при изгибе также зависит и сминаемость

полотен, характеризующаяся склонностью к образованию скла-

док и морщин. Характеристикой, обратной сминаемости, явля-

ется несминаемость — свойство материала сопротивляться смя-

тию и восстанавливать первоначальное состояние после снятия

усилия, вызывающего его изгиб.

Так, ткани полотняного переплетения при всех прочих рав-

ных условиях имеют наибольшую жесткость и сминаемость и

худшую драпируемость в сравнении с тканями других перепле-

тений. Аппретирование приводит к еще большему увеличению

их жесткости и сминаемости. Ткани крепового и атласного пе-

реплетений менее жестки и меньше сминаются.

Табл. 13. Значение коэффициента А в зависимости

от относительного прогиба

0,01

0,02

0,03

0,04

0,05

0,06

0,07

0,08

0,09

0,1

0,11

0,12

0,13

0,14

0,15

0,16

0,17

0,18

0,19

0,2

0,21

0,22

0,23

0,24

0,25

0,08

0,16

0,24

0,32

0,4

0,48

0,56

0,64

0,72

0,8

0,88

0,96

1,04

1,12

1,21

1,29

1,38

1,47

1,56

1,66

1,75

1,84

1,94

2,03

2,13

0,26

0,27

0,28

0,29

0,3

0,31

0,32

0,33

0,34

0,35

0,36

0,37

0,38

0,39

0,4

0,41

0,42

0,43

0,44

0,45

0,46

0,47

0,48

0,49

0,5

2,22

2,32

2,41

2,51

2,6

2.7

2.8

2,9

3,1

3,21

3,31

3.48

3.54

3,66

3.79

3,92

4,06

4,19

4,34

4.49

4,64

4,79

4,95

5,11

0,51

0,52

0,53

0,54

0,55

0,56

0,57

0,58

0,59

0,6

0,61

0,62

0,63

0,64

0,65

0,66

0,67

0,68

0,69

0,7

0,71

0,72

0,73

0,74

0,75

5,28

5,44

5,62

5,79

5,97

6,15

6,34

6,54

6,74

6,96

7,18

7,42

7,66

7,95

8,24

8,56

8,9

9,27

9,66

10,08

10.54

11,08

11.55

12,1

12,7

0,76

0,77

0,78

0,79

0,8

0,81

0,82

0,83

0,84

0,85

0,86

0,87

0,88

0,89

0,9

0,91

0,92

0,93

0,94

0,95

0,96

0,97

0,98

0,99

13.34

14,04

14,79

15,63

16,57

17,65

18,92

20,43

22,26

24,53

27.35

30,92

35,43

41,17

48,46

57,7

69,4

84,14

102,16

125,81

154,6

190,24

234,14

288

214

Жесткость EI, мкН-см

, тек-

стильных полотен определяют

на гибкомере стандартным мето-

дом консоли и вычисляют для

разных направлений пробы по

формуле

42 046т/Л,

(104)

где m — масса пробных полосок, опре-

деляемая с ТОЧНОСТЬЮ до 0,01 г; Л —

коэффициент, определяемый как функ-

ция относительного прогиба fo = Jll

(табл, 13); откуда J—-средний прогиб

полосок, см; I — длина свешивающихся

концов полосок, равная 7 см.

Коэффициент жесткости КЕ Рис. 123. Схема гибкомера ПТ-2

определяют как отношение вели- для определения жесткости поло-

чин жесткости продольного на-

тен П

И изгибе

правления к поперечному.

Жесткость полотен по методу консоли определяют на прибо-

ре (гибкомере) ПТ-2, схема которого показана на рис. 123.

Испытуемую пробную полоску 1 размером 160 X 30 мм симмет-

рично помещают лицом вверх на горизонтальную опорную пло-

щадку 3 и закрепляют грузом 2, имеющим ширину 2 см. При

включении тумблера 9 механизм 8 плавно и равномерно опус-

кает подвижные боковые полочки 4 опорной площадки. После

отведения площадки полоска прогибается под действием собст-

венной массы. Когда боковые полочки окончательно опустятся,

указатель прогиба 6 перемещают вверх винтом 7, отмечая по

шкале 5 величину прогиба f с обеих сторон полоски с точ-

ностью до 1 мм.

Для детской и спортивной одежды важное значение имеет

малая жесткость изделий, обеспечивающая достаточную свобо-

ду и легкость движений. Напротив, повышенную жесткость, вы-

сокую несминаемость наряду с малой толщиной и усадкой при

увлажнении должны иметь нетканые клееные полотна прокла-

дочного назначения.

Ниже приведены значения жесткости различных текстиль-

ных полотен:

Пальтовые ткани

мужские 30—150

женские 20—100

Костюмные ткани 4—9

Трикотажные полотна 6—15

Джинсовые ткани

для детей 5—25

для молодежи 15—120

среднего и старшего возраста 10—50

Нетканые прокладочные полотна ' 150—1000

215

Драпируемость полотен характеризуют коэффициентом дра-

пируемости /С

, %, который при стандартном дисковом методе

определяют по формуле

K* = (l-FjF)m, (105)

где F

— площадь проекции драпированной пробы, мм

; F — площадь пробы

до испытания, мм

Сущность дискового метода определения драпируемости за-

ключается в следующем. Пробу 2 (рис. 124, а), вырезанную в

форме круга диаметром, равным 200 мм, накалывают по цент-

ру на острие стержня, выступающее над столиком 4 диаметром

d, и закрепляют; диском 3. Края пробы свободно свисают со

столика, не касаясь плоскости 5. Сверху столик с пробой осве-

щают параллельным пучком света и на бумаге 1, помещенной

под подставку 6, возникает проекция пробы.

Через 3 мин проба принимает постоянную, присущую ей

форму, проекцию которой очерчивают на бумаге, одновременно

отмечая направление осевых линий. Можно вместо площадей

находить массу бумаги, вырезанную по контуру зарисовок про-

екций недрапированной и драпированной пробы.

По соотношению Хо максимальных размеров проекций вдоль

пробы В к ее поперечному размеру А, как показано на

рис. 124, б—г, судят о способности полотна драпироваться в

поперечном (Хо > 1,1) и продольном (Хо < 0,95) направлении.

Наибольшую драпируемость (85%) имеют шелковые полот-

на, шерстяные — 80 %, хлопчатобумажные — 65 % и льняные —

45%.

Различные виды отделки по-разному влияют на драпируе-

мость, изменяя ее в больших пределах.

Драпируемость наиболее важна для сорочечных, платьевых,

костюмных, пальтовых и мебельно-декоративных полотен.

За критерий оценки несминаемости текстильных полотен

принят коэффициент несминаемости К

, %, который определяют

методами ориентированного и неориентированного смятия проб.

екции пробы на бумаге (б, в, г)

216

Рис. 125. Определение несминаемости полотен на приборе СМТ:

—

форма пробы; 6

—

прибор СМТ

Сущность метода ориентированного смятия заключается в

следующем. Пробы сгибают под углом 180°, нагружают в те-

чение 15 мин. Через 5 мин после снятия нагрузки определяют

коэффициент несминаемости как процентное отношение угла

восстановления а пробы к углу ее полного сгиба, равного 180°.

Для определения несминаемости на приборе СМТ системы

ЦНИХБИ выкраивают пробы Т-образной формы (рис. 125,а).

Прибор СМТ состоит из корпуса: 1 (рис. 125,6), в котором

вмонтированы измерительное устройство 2 и десять заправочно-

разгрузочных приспособлений 3, находящихся на поворотном

барабане, установленном в положение I (заправка). Подготов-

ленные к испытанию пробы размещают на барабане лицевой

стороной вниз под прижимные лапки 4, совмещая края с Т-об-

разным контуром, нанесенным на барабане. Последовательно на

каждом приспособлении с помощью специальной вилки рабо-

чую часть пробы перегибают под углом 180° и опускают на

него лапку предварительного нагружения нажатием на ее го-

ловку 3. После заправки всех проб барабан переводят в поло-

жение II (нагружение) поворотом ручки с фиксатором 5 на

90° против часовой стрелки. Рукоятку 6 переводят в положе-

ние «Нагружение». Пробы находятся под давлением 9,8 X

X Ю

Па в течение 15 мин, затем рукоятку 6 переводят в по-

ложение «Разгружение» и с помощью ручки 5 поворачивают

барабан на 180° по часовой стрелке в положение III (замер

'угла восстановления).

Последовательно нажимая на кнопки 7, поднимают лапки

предварительного нагружения вверх, освобождая пробы от на-

грузки и одновременно включая секундомер. Через 5 мин про-

изводят замер угла восстановления вращением винта 8 изме-

рительного устройства, которое подводят к пробе так, чтобы

перекрестие на диске совпало со сгибом пробы, а стрелку ука-

зателя совмещают с ребром сгиба. ,

217

Для определения несминаемости текстильных полотен при

однократном и многократном неориентированном (хаотическом)

смятии применяют прибор СТП-6, разработанный А. Н. Соло-

вьевым и В. В. Шахбазяном, схема которого показана на

рис. 126. Заготовку для пробы размером 170 X 50 мм оберты-

вают вокруг цилиндра диаметром 50 мм так, чтобы ее края

сходились над желобком, расположенным вдоль боковой по-

верхности цилиндра, и сшивают стежками длиной 1 см.

Зажимное устройство 2 состоит из основания с направляю-

щим стержнем высотой 80 мм, на который надевается проба 1,

скрепленная в форме цилиндра. Рабочая высота пробы равна

40 мм. К пробе прикладывается усилие в 7 даН, создаваемое

нагрузкой 4, которая передается через систему рычагов 5 при

нахождении зажимного устройства 2 в крайнем верхнем положе-

нии, в результате чего проба сминается. Движение от электро-

двигателя 6 через муфту 7 и червячную передачу 8 передается

винту <3, который вместе с зажимным устройством совер-

шает возвратно-поступательное движение. Высоту цилиндриче-

ской пробы после смятия измеряют по миллиметровой шкале.

Коэффициент несминаемости Кп характеризует способность

материала восстанавливать первоначальные размеры после смя-

тия и определяется как процентное отношение конечной высоты

пробы h

, мм, после ее смятия и отдыха к начальной высоте

ho, равной 40 мм.

В зависимости от показателей несминаемости текстильные

полотна объединены в три группы: среднесминаемые с коэф-

218

фициентом несминаемости 30—45 %, малосминаемые 146—

55 %) и несминаемые (более 55 %). Для повышения несминае-

мости текстильных полотен их пропитывают синтетическими

смолами, в частности, мочевиноформальдегидными, при этом

снижается усадка, а в ряде случаев (при пропитке растворами

карбамола с добавлением препаратов АМ-25, 24 6Н) повышает-

ся устойчивость полотен к действию света и светопогоды, за

счет чего увеличивается срок службы.

Многоцикловые характеристики. Помимо однократного смя-

тия очень важно учитывать несминаемость полотен при много-

кратных воздействиях, так как вследствие развития усталост-

ных явлений, особенно в местах сгиба, образуются устойчивые

морщины и складки. В этом случае режим многоцикловых од-

носерийных испытаний на приборе СМТ следующий: 20 циклов

смятие — отдых; продолжительность цикла составляет 1 мин

нагрузки + 1 мин отдыха; время отдыха — 60 мин.

Проводят замеры высоты цилиндрической пробы, мм, на-

чальной (ho), после 1-го цикла нагрузки (hi) и 20-го (h

о)

циклов смятия, а также после 60 мин отдыха (йотд).

К — УъКшКь (106)

где /Ci = Ai• Ю0//г

; Ка = h

-lOO/ho; /Со = Л

ОТ

д-100/А

Устойчивость полотен к разрушению в процессе эксплуата-

ции зависит от воздействия ряда факторов, среди которых су-

щественный интерес представляет многократный изгиб. Он вы-

зывает в материале усталостные явления, которые выражаются

в местном изменении структуры полотна, его целостности и по-

степенном ухудшении его свойств.

Устойчивость полотен к многократному изгибу, как и воло-

кон и нитей, характеризуется выносливостью, долговечностью

и кроме этого потерей разрывной нагрузки АР

, даН, после

заданного числа циклов изгиба. Устойчивость полотен к много-

кратному изгибу определяют на специальных приборах. Схема

автоматизированного изгибателя АИТН-2 конструкции

ЦНИХБИ приведена на рис. 127.

Пробную полоску 3 закрепляют в верхнем 2 и нижнем 4

зажимах, как показано на рис. 127. Винт 1 обеспечивает на-

дежное закрепление пробы в губках верхнего зажима, который,

совершая качательные движения с частотой 100 циклов в ми-

нуту, изгибает пробу ниже линии ее зажима, за счет чего иск-

лючается возможность перекусывания. К нижнему зажиму 4

подвешивают статическую нагрузку с помощью грузов 5. Каж-

дая пара верхних зажимов снабжена электрическими импульс-

ными счетчиками регистрации числа перегибов.

На выносливость наибольшее влияние оказывают параметры

испытания: угол и радиус изгиба, статическая растягивающая

нагрузка и ширина пробы. Целесообразно принимать следую-

щие условия испытаний: ,

219

угол изгиба ±90°; радиус изгиба 0,05 мм;

ширина пробной полоски 10 мм; статическая нагрузка на

пробу — 0,25 от средней разрывной нагрузки или как некото-

рая постоянная величина.

ТРЕНИЕ И ЦЕПКОСТЬ

При относительном перемещении двух тел, находящихся под

действием нормальной нагрузки, в плоскости их касания возни-

кает сопротивление, характеризуемое силой трения Т. Чем боль-

ше нормальная нагрузка N, тем больше сила трения. Благода-

ря наличию на поверхности текстильных волокон и нитей гру-

бых неровностей (извитков, чешуек и т. п.) при относительном

перемещении двух тел и отсутствии нормальной нагрузки воз-

никает сопротивление, характеризуемое силой цепкости Т

. Об-

щая сила тангенциального сопротивления Т

, возникающая в

плоскости касания, равна сумме Т и Т

Основной характеристикой трения является коэффициент

тангенциального сопротивления f, представляющий собой от-

ношение To/N.

Величина коэффициента тангенциального сопротивления тка-

ней, трикотажных и нетканых полотен имеет большое значение

для изготовления одежды, от нее зависит устойчивость полотен

к истиранию, удобство при носке изготовленных из них изделий.

Большое трение и цепкость между соприкасающимися по-

верхностями одежды затрудняют движения. Особенно важны

эти свойства для подкладочных и бельевых тканей. Величина

коэффициента тангенциального сопротивления зависит от во-

локнистого состава нитей, строения поверхности полотен и осо-

бенностей его отделки.

Полотна, имеющие ворсистую поверхность, состоящие из ни-

тей пологой крутки и выработанные переплетениями с длинны-

ми перекрытиями, имеют высокие коэффициенты тангенциаль-

ного сопротивления за счет большой цепкости. Слишком малые

значения коэффициента тангенциального сопротивления приво-

дят к нарушению структуры тканей, в результате происходит

раздвижка нитей и осыпание их около обрезанного края, а так-

же к повышенной распускаемости трикотажа, за счет чего рез-

ко снижается надежность изделий в эксплуатации.

Для определения коэффициента тангенциального сопротив-

ления используют метод наклонной плоскости (рис. 128, а).

Пробу 6 размером 160 X 600 мм размещают на плоскости 7,

находящейся в горизонтальном положении, закрепляют в зажи-

ме 3, подвешивают ко второму концу груз предварительного

натяжения и закрепляют в зажиме 8. Колодку 4 обтягивают ма-

лой пробной полоской 5 размером 50 X 150 мм и устанавлива-

ют на плоскость большой пробы. Вращая рукоятку 10, переме-

щают гайку И по винту 12 и посредством тяги 9 изменяют

220

Рис. 128. Схема прибора по методу на-

клонной плоскости для определения ко-

эффициента тангенциального сопротив-

ления:

fkr

а — наклонная плоскость; б — схема разло-

жения сил на наклонной плоскости

угол наклона плоскости. В мо-

мент начала скольжения колодки

вниз определяют по шкале 1 с

помощью указателя 2 угол на-

клона плоскости а.

Как видно из схемы разложе-

ния сил (рис. 128,5), общая си-

ла тангенциального сопротивле-

ния Т

равна

sin а, а сила нор-

мального давления N = G cos а.

Следовательно,

f = G sin a/G cos a = tg a. (107)

Проводят испытания какой- ^

либо пробы полотна, первые де-

сять замеров отбрасывают, ре-

зультат подсчитывают по пяти последним замерам. Испытания

проводят на трех продольных и трех поперечных пробных

полосках.

При малых коэффициентах тангенциального сопротивления

между нитями в структуре тканей нити одной системы смеща-

ются вдоль нитей другой системы. Особенно часто это явление

встречается в одежде на участках, расположенных вблизи

швов, где действуют совместные силы трения и растяжения.

Характеристикой устойчивости ткани к раздвигаемости является

величина сжимающего усилия в даН, определяемая на приборе

РТ-2 конструкции ВНИИПХВ, схема которого показана на

рис. 129. Для испытания из ткани вырезают по утку пробы

размером 30 Х450 мм. Один конец пробы 3 закрепляют на

барабане 7 с помощью ключа 9, другой пропускают между ре-

зиновыми губками 5 и б, перебрасывают через ролик 2 и с по-

мощью груза 1 массой 1201 г создают необходимое натяжение

пробы. Поворотом ручки 4 опускают на пробу верхнюю губку 5

и при включении электродвигателя 8, барабан 7 начинает вра-

щаться, наматывая на себя пробную полоску ткани со скоро-

стью 2 мм/с. Одновременно поводок перемещает груз 10 по

коромыслу 11, увеличивая давление нижних губок 6 на ткань.

При появлении раздвижки прибор выключают и по шкале 12

определяют величину сжимающего усилия (давления) губок на

ткань.

В случаях малого тангенциального сопротивления в местах

контакта нитей основы и утка в структуре ткани наблюдается

221