Семенченко Г.В. Свойства текстильных изделий. Учебное пособие
Подождите немного. Документ загружается.
Закручиваемость трикотажа
Способность нити сохранять изогнутую форму петли обусловлена,
главным образом, силой трения между нитями. Равновесное состояние петель
в трикотажном полотне характеризуется равновесием между упругими
силами и силами трения между нитями.
При разрезании полотна, уменьшается трение между нитями
расположенными по краям полотна. При этом упругие силы превалируют,
равновесие нарушается и происходит закручивание полотна с изнаночной
стороны на лицевую по линии петельных рядов.
Степень закручивания трикотажа пропорциональна упругости нити и
зависит от сил трения между ними т.е. от плотности вязания, способа
отделки и т.п. Каландрирование полотна увеличивает трение между
нитями в петлях и тем самым снижает закручиваемость полотна.
Одноцикловые неразрывные характеристики текстильных изделий при
изгибе
К одноцикловым характеристикам текстильных изделий при изгибе
относятся несминаемость и сминаемость. Несминаемость – способность
материала сопротивляться изгибу, смятию и восстанавливать
первоначальное состояние после снятия усилия, вызвавшего его изгиб и
смятие. Способность материала сопротивляться изгибу зависит от его
жёсткости, а способность разглаживаться. Восстанавливая первоначальное
состояние, - от упругости.
Сминаемостью называется способность текстильных изделий при изгибе
и сжатии образовывать складки и морщины, которые исчезают только в
результате влажно-тепловой обработки. Сминаемость является следствием
проявления в текстильном материале пластических и эластических
деформаций с медленным периодом релаксации. Сминаемость –
характеристика обратная несминаемости.
Определение несминаемости осуществляют при ориентированном и
неориентированном смятии . Несминаемость всех тканей, кроме шерстяных,
при ориентированном смятии определяют на приборе РМТ, принцип работы
которого показан на рисунке 13,а. Пробу материала 1. складывают под углом
180
0
и выдерживают под грузом 2. в течение 15 мин. В этом случае
несминаемость К, % характеризуют отношением угла восстановления ά к
углу полного сгиба γ=180
0
и определяют в продольном и поперечном
направлениях по формуле:
К=
%100
180
(40.)
Сминаемость шерстяных тканей определяют по методике, которая
поясняется рисунком 13, б. Пробу материала 1. перегибают, чтобы
образовалось три складки, и оставляют под действием груза 2. в течение 5
21
мин. После разгрузки и 3 мин. отдыха измеряют высоту складки h, мм, и
вычисляют коэффициент сминаемости по формуле:
К
с
=
b
h
(41.)
где b- ширина металлической пластины, используемой для образования
складки ткани, мм; b=20мм.
При неориентированном смятии проба материала в форме цилиндра
(рис.13.в.) нагружается плитой. Несминаемость материала характеризуется
способностью восстанавливать исходную высоту цилиндра после смятия
и отдыха и вычисляют по формуле:
К
н
=
O
C
H
H
, (42.)
где Н
с
- средняя высота цилиндра после смятия и отдыха, м ;
Н
о
- начальная высота цилиндра, м.
в
рис.13. Схемы определения сминаемости (несминаемости) на приборах РМТ (а) ,СТ-1 (б) и
методом неориентированного смятия(в).
Многоцикловые характеристики при изгибе
В результате действия многократно прикладываемых изгибающих
нагрузок материал утомляется, образуются складки, изгибы и замины. На
участках сгиба материала в местах образования складок и морщин могут
возникать зоны предразрушения, далее наступает усталость и материал
разрушается. При испытаниях материалов на многократный изгиб
определяют следующие показатели: выносливость, долговечность,
остаточную циклическую деформацию.
22
Испытания изделий на многократный изгиб выполняют на приборах
[10.с. 260,261.], называемых изгибателями.
Неразрывные характеристики при изгибе
Неразрывные характеристики при многократном изгибе определяют на
приборе НСТПП [5. с. 185-187]. Критерием устойчивости проб к
многократным изгибам является коэффициент несминаемости материала и
потеря прочности материала в результате определённого числа циклов.
1.3. Трение
Трение-это сопротивление возникающее при взаимном перемещении двух
соприкасающихся тел (в плоскости их касания), находящихся под действием
нормальной нагрузки.
Сопротивление возникающее при взаимном перемещении двух
соприкасающихся тел при нулевой нормальной нагрузке обусловлено силой
механического сцепления (цепкостью). Общее сопротивление Т
о
складывающееся из силы трения F
т
и силы сцепления F
ц
называется
тангенциальным сопротивлением.
Согласно молекулярно-механической теории трения И.В.Крагельского,
проявление сил трения есть результат механического и молекулярного
взаимодействия соприкасающихся поверхностей. Таким образом,
суммарные силы трения определяются двумя основными факторами: силами
межмолекулярного взаимодейсвия и силами механического сцепления
материалов. При условии действия сил сцепления наряду с силами трения
скольжения суммарная сила представляет собой силу тангенциального
сопротивления.
Т
о
= F
Т
+ F
Ц
(43.)
Элементарная сила тангенциального сопротивления τ, может быть
представлена так:
τ = ά + βn (44.)
где
и
- козффициенты, зависящие от природы соприкасающихся
поверхностей; n –элементарная нормальная сила.
Суммируя все элементарные силы тангенциального сопротивления по
всей площади фактического контакта S
ф,
получаем:
Т
о
=
=
S
Ф
+
F
Д
(45.)
Основная характеристика, определяющая тангенциальное сопротивление –
коэффициент тангенциального сопротивления f
т.с.
, представляющий собой
23
отношение сил тангенциального сопротивления Т
о
к силе нормального
давления F
Д
, т.е.:
f
т.с.
=
Д
о
F
Т
(46.)
Подставив уравнение 45 в формулу 46 получим:
f
т.с.
=
Д
ф
F
S
+
(47.)
f
т.с.
определяют экспериментально. Одним из распространенных и
простых методов определения f
т.с.
является метод наклонной плоскости.
Метод наклонной плоскости описан в работе 10. с.161, 162. Сущность метода
(рис.14.) заключается в том, что две пробы изделия, трение которых друг о
друга требуется изучить закрепляют соответственно одну на наклонной
плоскости и другую пробу на основании колодки. Определяют угол
наклона плоскости
при котором колодка начинает скользить по наклонной
плоскости. Коэффициент тангенциального сопротивления f
т.с.
определяют по
формуле:
f
т.с.
=
Д
о
F
Т
=
cos
sin
G
G
= tg
(48.)
Рис 14. Метод наклонной плоскости.
Раздвигаемость и осыпаемость тканей
Раздвигаемостью ткани называют смещение нитей одной системы
относительно нитей другой системы под действием внешних сил.
Осыпаемость-это выпадение нитей из открытых срезов ткани. Если силы
тангенциального сопротивления нитей недостаточны, чтобы противостоять
механическим усилиям, испытываемым тканью, нити сдвигаются и
осыпаются. Осыпаемость ткани определяется на разрывной машине с
помощью несложного приспособления (рис.15.).
24
Рис. 15. Приспособление к разрывной машине для определения устойчивости
ткани к осыпанию нитей.
1-верхние тиски; 2-держатель; 3- гребёнка; 4- проба; 5- зажим; 6- нижние тиски.
Усилие, необходимое для сбрасывания иглами 1. двухмиллиметрового слоя
нитей из среза пробы (полоски) ткани 2. шириной 30 мм, служит показателем
осыпаемости.
Раздвигаемость ткани определяется на разрывных машинах с помощью
специального приспособления [10. c. 168 и 9. с. 68.]. Один конец пробы
(рис.16.) ткани 2. в виде полоски крепят в зажиме барабана 3, а к её другому
концу подвешивают груз 1. предварительного натяжения. При включении
прибора губки 5. сдавливают пробу ткани, а барабан 3. приводит её в
движение. При появлении просвета между нитями пробы, сдавливаемыми
губками, на шкале 4. регистрируют усилие, которое является
характеристикой раздвигаемости.
Рис.16. Прибор РТ-2.
25
1.4.. Примеры решения типовых задач
Пример 1. Определить разрывное напряжение и удельную
(относительную) прочность полоски ткани шириной 50 мм, если плотность
ткани по основе и утку 120, диаметр нитей 0.1 мм, средняя плотность ткани
0.3
3
мм
мг
, прочность пробной полоски 150 Н.
Решение: разрывное напряжение
р
пробной полоски ткани определяем по
формуле 1. с.5.:
р
=
S
р
р
, Па ;
где Р
р
- прочность пробной полоски, Н
S - cуммарная площадь поперечного сечения всех нитей,
расположенных на участке ткани длиной 50 мм, м
2
:
S =
2
П
s
1
, м
2
;
где П- плотность ткани по основе или утку,
s
1
- площадь поперечного сечения нити, м
2
:
S =
2
П
s
1
, м
2
;
где П- плотность ткани по основе или утку,
S
1
- площадь поперечного сечения нити, м
2
;
Считая, что поперечное сечение нити круг с диаметром d, м имеем:
s
1
=
4
2
d
, м
2
,
тогда:
p
=
2
8
dП
p
p
=
23
)101.0(120
8150
=318,5
6
10
Па =318,5 МПа;
Удельную прочность пробной полоски Р
о
определяем по формуле 7. с.6. :
p
= Р
о
т
26
Откуда :
Р
о
=
т
р
=
кг
мН
300
105,318
6
=1.06
кг
мMH
Ответ: разрывное напряжение
р
равно 318,5 МПа; удельное разрывное
усилие Р
о
равно 1.06
кг
мМН
.
Пример 2: Определить работу разрыва в Дж по основе и утку ткани, если
разрывная нагрузка по основе 400 Н и по утку 270 Н, абсолютное разрывное
удлинение по основе 8 мм, по утку 12 мм, коэффициенты полноты диаграммы
растяжения по основе и утку 0.6
Решение: работу разрыва определяем по формуле 12.с.9.
R
Р
= Р
р
р
l
, Дж;
где Р
Р
–разрывное усилие (прочность),Н
l
p
- разрывное удлинение, м
- коэффициент полноты диаграммы растяжения.
R
Ро
= 400
3
108
6,0
= 1.92 Дж
R
ру
= 270
3
1012
6,0
= 1.94Дж
Ответ: абсолютная работа разрыва образца ткани по основе R
Ро
составляет
1.92 Дж; по утку R
ру
cоставляет 1,94 Дж.
Пример 3: Определить жесткость по основе и по утку, если средний
абсолютный прогиб по основе равен 6 см, а по утку 9 см. Масса пяти полосок
по основе размером 3х7 см равна 5 г, по утку 6 г.
Решение: используем формулы 34-36 с.18.
В = 42046
A
m
А = f (f
о
);
l
o
=
2
26
=2 cм
f
оо
=
l
f
=
7
6
=0.85
27
f
оу
=
7
9
= 1.28
А
о/у
определяем по табл.4.9.1. [3.с.175.]
А
о
= 0.105
А
У
=0.41
В
о
=42046
105,0
5
= 2,0 кН
2
см
В
У
=
42046
46.0
6
= 0,61 кН
2
см
.
Ответ: жёсткость при изгибе образцов по основе В
о
составляет 2.0 кН
2
см
; по утку В
У
составляет 0.61 кН
2
см
.
28
2. ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ТЕКСТИЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ
2.1. Усадка
Усадка это изменение линейных размеров текстильных материалов при
действии влаги и тепла. Изменение размеров текстильных материалов при
влажном и тепловом воздействии обусловлено двумя причинами:
протеканием обратного релаксационного процесса и набуханием
текстильных волокон и нитей.
Волокна при поглощении влаги увеличивают свои размеры, т.е.
происходит их набухание. У текстильных волокон особенно ощутимо
увеличивается площадь поперечного сечения. Значительное увеличение
поперечных размеров волокон по сравнению с размерами продольных
объясняется продольной ориентацией макромолекул в структуре волокон.
Проникая в глубь волокна, молекулы воды ослабляют связи между
макромолекулами, что ведёт к увеличению расстояния между ними.
Изменение размеров волокон при поглощении влаги зависит от степени
полимеризации в.м.с. Чем она выше, тем больше изменяются размеры
волокон. Наибольшей способностью к набуханию обладают гидрофильные
волокна (вискозное, шерстяное, льняное, хлопковое). Большое набухание
вискозных волокон обусловлено их рыхлой структурой и малой плотностью
расположения макромолекул, что облегчает проникновение молекул воды в
глубь структуры волокна. Благоприятствует процессу смачивания волокон
водой также повышенная температура и наличие в воде ПАВ, что имеет место
при стирке текстильных и швейных изделий. В результате набухания волокон
изменяется соответственно поперечное сечение пряжи или комплексной нити.
При набухании нитей происходит также изменение степени сплющивания
нитей в перекрытиях тканей. Увеличение диаметра нити и изменение формы
её поперечника приводит к уменьшению её длины, что связано со
спиралеобразным расположением волокон в структуре нити. Чем выше
крутка, тем сильнее напряжены волокна в теле нити и больше они
усаживаются по длине. Если усадка изделий из гидрофильных волокон
обусловлена их набуханием, то причиной усадки изделий из синтетических
гидрофобных волокон является усиление обратного релаксационного
процесса при действии на изделие воды, ПАВ и температуры. Так
равновесное состояние текстильных материалов характеризуется равновесием
сил внутреннего трения (межмолекулярного взаимодействия) и упругих сил.
Причиной наличия упругих сил является накопление эластической
деформации, которая в условиях текстильного производства (чесания
волокон, прядения, ткачества и др.) не успевают полностью исчезнуть и при
мокрых обработках и последующих сушках в отделочном производстве
частично фиксируются. При взаимодействии изделий с водой снижаются
силы связи между структурными элементами и между макромолекулами
в.м.с. Равновесие сил исчезает. Упругие силы превалируют и изделие
изменяет свои размеры. Удаление влаги из материала при сушке приводит
29
к восстановлению сил связи между структурными элементами в объёме
материала, которые фиксируют изменение геометрических размеров
материала. Таким образом, процесс усадки протекает как на этапе
увлажнения, так и на этапе сушки материала, причём на последнем этапе
доля усадки выше. В большинстве случаев усадка приводит к уменьшению
размеров материала (положительная усадка), значительно реже размеры
материала увеличиваются (отрицательная усадка).
Определяют линейную У
L
, поверхностную У
S
и объёмную усадку.
У
L
=
11
21
L
LL
100% (49.)
У
S
=
1
21
S
SS
100% (50.)
У
V
=
1
21
V
VV
100%
(51.)
где L
1
, S
1
, V
1
– соответственно линейные размеры, площадь и объём изделия
до стирки.
L
2
, S
2
, V
2
– соответственно линейные размеры, площадь и объём изделия
после стирки или замочки.
Известно, что:
V=
m
,
(52.)
где V- объём,
m –масса,
δ- cредняя плотность пробы.
Подставив выражение 52 в формулу 51 получим:
У
V
=
2
12
100% (53.)
где δ
1
- средняя плотность пробы до стирки;
δ
2
- средняя плотность пробы после стирки.
Методы оценки усадки
Усадку текстильных изделий, подвергающихся в процессе эксплуатации
стирке определяют путём обработки их проб в стиральных машинах. Так
определяют усадку хлопчатобумажных, льняных и шёлковых текстильных
30